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Technologie PCB
Compétences en conception de trous de PCB à grande vitesse
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Compétences en conception de trous de PCB à grande vitesse

Compétences en conception de trous de PCB à grande vitesse

2021-08-20
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Author:IPCB

In the Conception of high-Art.peed Circuits imprimés boardArt., via design is an important factor. C'est un trou., pad areas around the holes, Et la zone d'isolement de la couche d'alimentation. They are usually divided into three types: blind holes, Trous enfouis et à travers les trous. In theCircuits imprimés board Processus de conception, through the analysis of the parasitic capacitance and parasitic inductance of the vias, some precautions in the high-speed Circuits imprimés boardvia design are summarized.


Actuellement, the Conception de Circuits imprimés à grande vitesse S largement utilisé dans le domaine des communications, computers, Traitement graphique et graphique, and all high-tech value-added electronic product designs are pursuing features such as low power consumption, Faible rayonnement électromagnétique, high reliability, Miniaturisation, and light weight. Pour atteindre ces objectifs, via design is an important factor in high-speed Circuits imprimés board design.


((1)). Via


Via is an important factor in multi-layer Conception des Circuits imprimés. Le trou de travers se compose principalement de trois parties, one is the hole; the other is the pad area around the hole; and the third is the isolation area of the POWER layer. Le procédé de perçage consiste à placer une couche de métal sur la surface cylindrique de la paroi du trou de perçage par dépôt chimique pour relier la Feuille de cuivre qui doit être fixée à la couche intermédiaire., Le côté supérieur et le côté inférieur du trou de travers sont faits de coussins ordinaires, et la forme peut être directement connectée aux lignes du côté supérieur et du côté inférieur., Toujours pas de contact.. Vias can play the role of electrical connection, Dispositif de fixation ou de positionnement. The schematic diagram of the via is shown in Figure 1.

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Figure 1: schéma du trou de travers


Les trous de travers sont généralement divisés en trois catégories: les trous aveugles, les trous enfouis et les trous de travers.


Blind holes are located on the top and bottom surfaces of the printed circuit board and have a certain depth. Ils sont utilisés pour relier la ligne de surface à la ligne intérieure inférieure. The depth of the hole and the diameter of the hole usually do not exceed a certain ratio.


Les trous enfouis sont des trous de connexion situés dans la couche intérieure de la carte de circuit imprimé et ne s'étendent pas à la surface de la carte de circuit.


Les trous aveugles et enfouis sont situés à l'intérieur de la carte., and are completed by a through-hole forming process before lamination, Plusieurs couches internes peuvent se chevaucher au cours de la formation du trou de travers. Through holes, à travers toute la carte, Trous de positionnement pour l'interconnexion interne ou l'installation en tant que composants. Since through holes are easier to implement in process and lower cost, Normalement, les circuits imprimés utilisent des trous de travers. The classification of vias is shown in Figure 2.

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Figure 2: classification des trous de travers


2. Capacité parasitaire par trou


The via itself has parasitic capacitance to ground. Si le diamètre du trou d'isolement sur le sol du trou de travers est D2, the diameter of the via pad is D1, Épaisseur Circuits imprimés is T, La constante diélectrique du substrat de plaque est e, then The parasitic capacitance of the via is approximately: C=1.41etd1/(D2-D1)


L'effet principal de la capacité parasitaire à travers le trou sur le circuit est de prolonger le temps de montée du signal et de réduire la vitesse du circuit. Plus la capacité est petite, moins l'influence est grande.


3. Inductance parasitaire par trou


Le trou de travers lui - même a une inductance parasitaire. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par l'inductance parasitaire à travers le trou sont plus importants que ceux causés par la capacité parasitaire. L'inductance parasitaire en série à travers le trou affaiblira la fonction du condensateur de dérivation et l'effet de filtrage de l'ensemble du système d'alimentation. Si l est l'inductance à travers le trou, H est la longueur du trou et D est le diamètre du trou central, l'inductance parasitaire à travers le trou est similaire à:


L=5.08h[ LN ( 4h/d)+1]


La formule montre que le diamètre du trou de travers a peu d'influence sur l'inductance et que la longueur du trou de travers a la plus grande influence sur l'inductance.


4. Technologie non perforée


Les trous non perforés comprennent les trous aveugles et les trous enfouis.. In non-through via technology, L'application de trous aveugles et de trous encastrés peut grandement réduire la taille et la qualité des puces Circuits imprimés, Réduire le nombre de couches, improve electromagnetic compatibility, Ajouter des caractéristiques électroniques, reduce costs, Il rend également la conception plus simple et plus rapide.


Dans la conception et l'usinage traditionnels des BPC, le passage des trous pose de nombreux problèmes. Tout d'abord, ils occupent beaucoup d'espace disponible. Deuxièmement, un grand nombre de trous de travers s'accumulent intensivement en un seul endroit, ce qui crée également d'énormes obstacles au câblage interne des Circuits imprimés multicouches. Ces trous de travers occupent l'espace nécessaire au câblage et traversent intensivement l'alimentation électrique et le sol. La surface de la couche conductrice peut également endommager les caractéristiques d'impédance de la couche de sol d'alimentation, ce qui rend la couche de sol d'alimentation invalide. La méthode traditionnelle de forage mécanique sera 20 fois plus lourde que la technique de forage non perforé.


In Conception des Circuits imprimés, Bien que la taille des Pads et des trous de travers diminue progressivement, if the thickness of the board layer is not proportionally reduced, Le rapport d'aspect à travers le trou augmentera, and the increase of the aspect ratio of the through hole will reduce the reliability. Avec la maturité de la technologie avancée de perforation laser et de gravure à sec plasma, De petits trous aveugles non pénétrants et de petits trous enfouis peuvent être utilisés. Si ces trous non pénétrants ont un diamètre de 0.3 mm, the parasitic parameters will be About 1/10 du trou conventionnel d'origine, Cela améliore la fiabilité du système Circuits imprimés. Due to the non-through via technology, Il n'y a presque pas de gros trous à travers l'écran Circuits imprimés, which can provide more space for routing.


L'espace restant peut être utilisé pour un blindage de grande surface pour améliorer l'EMI/Performance RFI. At the same time, Un plus grand espace restant peut également être utilisé pour les couches intérieures afin de protéger partiellement l'équipement et les câbles critiques du réseau., Donc il a les meilleures performances électriques. The use of non-through vias makes it easier to fan out the device pins, making it easy to route high-density pin devices (such as BGA packaged devices), shortening the wiring length, Satisfaire aux exigences de synchronisation des circuits à grande vitesse.


5. Par sélection normale Circuits imprimés


In ordinary Conception des Circuits imprimés, La capacité parasitaire et l'inductance parasitaire ont peu d'influence sur la performance du dispositif. Conception des Circuits imprimés. For the 1-4 layer Conception des Circuits imprimés, 0.36 mm/0.61mm/1.02mm is generally selected, (drilling/pad/POWER isolation Area) vias are better. For some signal lines with special requirements (such as power lines, ground lines, Ligne d'horloge, etc.), you can choose 0.41 mm/0.81mm/1.32mm vias, D'autres dimensions peuvent également être utilisées en fonction de la situation réelle. .


6. Conception de trous dans les Circuits imprimés à grande vitesse


Par l'analyse ci - dessus des caractéristiques parasitaires des pores, On peut le voir à grande vitesse. Conception des Circuits imprimés, seemingly simple vias often bring great negative effects to circuit design. Afin de réduire les effets indésirables causés par les effets parasitaires des pores, the following can be done in the design:


Sélectionnez une taille de trou raisonnable. Pour les conceptions multicouches de Circuits imprimés à densité universelle, il est préférable d'utiliser 0,25 mm / 0,51 mm / 0,91 mm (trou de forage / PAD / zone d'isolement de l'alimentation électrique) par trou; Pour certains Circuits imprimés à haute densité, 0,20 mm / 0,46 peut également être utilisé pour les trous de passage mm / 0,86 mm ou pour essayer les trous de passage non pénétrants; Pour l'alimentation électrique ou la mise à la Terre par des trous, une plus grande taille peut être envisagée pour réduire l'impédance;


(2) The larger the POWER isolation area, C'est mieux., considering the via density on the Circuits imprimés, generally D1=D2+0.41mm

La trace du signal sur le Circuits imprimés ne doit pas être modifiée autant que possible, c'est - à - dire que les trous de passage doivent être réduits autant que possible;

(4) The use of a thinner Circuits imprimés Il est avantageux de réduire les deux paramètres parasitaires du trou de passage.

Les broches d'alimentation électrique et de mise à la terre doivent être faites par des trous adjacents. Plus les fils entre les trous de travers et les broches sont courts, mieux c'est parce qu'ils augmentent l'inductance. Entre - temps, l'alimentation électrique et les fils de mise à la terre doivent être aussi épais que possible afin de réduire l'impédance;


(6) Place some grounding vias near the vias of the signal layer to provide a short-distance loop for the signal. Bien sûr., specific issues need to be analyzed in detail when designing. Compte tenu du coût et de la qualité du signal, in high-speed Conception des Circuits imprimés, Les designers s'attendent toujours à ce que plus le trou est petit, mieux c'est., the better, Cela laisse plus d'espace de câblage sur la carte. En outre, the smaller the via hole, Plus la capacité parasitaire est faible, Plus adapté aux circuits à grande vitesse. Haute densité Conception des Circuits imprimés, the use of non-through vias and the reduction in the size of vias have brought about an increase in cost, Et la taille du trou ne peut pas être réduite indéfiniment. It is affected by Circuits imprimés Procédé de forage et de placage du fabricant. Technical limitations should be given balanced consideration in the via design of high-speed Circuits impriméss.