Технология PCB - влияние проходного отверстия PCB на передачу сигналов

Through hole (VIA) is one of the important components of multilayer PCB boards, and the cost of drilling holes usually accounts for 30% to 40% of the PCB board manufacturing cost. Короче говоря, Каждая лунка на PCB может называться.

влияние проходного отверстия PCB на передачу сигналов

Through hole (VIA) is an important part of multi-layer PCB, стоимость бурения обычно составляет 30 - 40% от стоимости изготовления панелей PCB. Simply put, Каждая лунка на PCB может называться. In terms of function, отверстие можно разделить на два вида: один тип электрического соединения между слоями; другой используется для фиксации или локации устройства. In terms of the process, Эти проходные отверстия обычно делятся на три категории, namely blind via, скрытый канал и проход. Blind holes are located on the top and bottom surfaces of the PRINTED circuit board and have a certain depth for connecting the surface circuit to the inner circuit below. The depth of the holes usually does not exceed a certain ratio (aperture). Buried holes are connection holes in the inner layer of the printed circuit board that do not extend to the surface of the printed circuit board. Эти два типа отверстий расположены внутри платы, which is completed by the through-hole molding process before lamination, в процессе образования сквозного отверстия может быть несколько слоев перекрытия.

третий вид, called through-holes, проходка через всю схему, которая может быть использована для внутренних межсоединений или в качестве сборочных монтажных и установочных отверстий. Because the through hole is easier to implement in the process, себестоимость ниже, so most printed circuit boards are used it, а не два других отверстия. The following through holes, без особого объяснения, shall be considered as through holes.

с точки зрения конструкции, отверстие для проходки состоит из двух частей: одной - из промежуточной скважины, а другой - из прилегающей к ней площадки под прокладкой. размер этих двух деталей определяет размер проходного отверстия. Очевидно, что при проектировании высокоскоростной и плотной PCB конструкторы всегда хотели бы, чтобы отверстие было как можно меньше, чтобы этот образец оставлял больше пространства для проводки, и, кроме того, чем меньше отверстие, тем меньше его собственные паразитные емкости, тем больше подходят для высокоскоростных схем. Но уменьшение размеров отверстий также влечет за собой увеличение затрат, а размер отверстия не может быть бесконечно уменьшен, он ограничен такими технологиями, как бурение (бурение) и нанесение покрытия: чем меньше отверстия, тем длиннее бурение, тем легче отклоняться от центра; равномерное омеднение стенок отверстия невозможно обеспечить, если глубина отверстия в 6 раз превышает его диаметр. например, если толщина стандартной 6 - й пластины PCB (глубина отверстия) составляет 50 мм, производители PCB могут предоставить 8 - мм отверстия в нормальных условиях. с развитием технологии лазерной перфорации размер отверстия также может быть все меньше и меньше. обычно диаметр отверстия меньше или равно 6 мм, мы называем его микропористостью. микропористость обычно используется при проектировании HDI (конструкция межсоединений высокой плотности). техника микропористости позволяет непосредственно перфорировать на паяльном диске (через отверстие в сварном диске), что значительно повышает производительность цепи и экономит пространство для монтажа проводов.

проходное отверстие линии передачи - это разрывная точка сопротивления, которая вызывает отражение сигнала. обычно эквивалентное сопротивление проходного отверстия примерно на 12% ниже аналогичного сопротивления передающей линии. например, когда линия передачи 50 ом проходит через отверстие, его сопротивление будет снижено на 6 ом (конкретно в связи с размером проходного отверстия и толщиной плиты, а не ниже). Тем не менее, отражение, вызванное разрывом импеданса через отверстие, на самом деле очень невелико, и коэффициент отражения составляет всего лишь: (44 - 50) / (44 + 50) = 0,06. проблемы, связанные с дырками, в большей степени связаны с воздействием паразитных емкостей и индуктивности.

паразитная емкость проходного отверстия

отверстие само по себе имеет паразитную емкость для земли. если диаметр разделительного отверстия на слое укладки составляет D2, диаметр проходного отверстия - D1, толщина плиты PCB - T, диэлектрическая постоянная на основной пластине - 0 МК, паразитная емкость проходного отверстия примерно следующая: паразитная емкость отверстия с = 1,41 мктD1 / (d2 - D1) в основном влияет на цепь, увеличивая время нарастания сигнала и снижая скорость цепи. например, для панелей PCB толщиной 50 мм, если внутренний диаметр отверстия составляет 10 мм, а диаметр паяльного диска - 20 мм, а расстояние между паяльной плитой и медным полом - 32 мм, мы можем использовать эту формулу для приближения паразитной емкости отверстия: C = 1,41x4. 4x0. 050x0. 020 / (0,032-0.020) = 0517pF, при этом время нарастания этой части конденсатора составляет: T10 - 90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2,2x0. 517x (55 / 2) = 31,28 ps. Эти значения ясно свидетельствуют о том, что, хотя воздействие паразитной емкости одного отверстия на задержку подъема не является очевидным, конструкторы должны проявлять осторожность при переключении между слоями с использованием нескольких отверстий.

косвенная индуктивность

при проектировании высокоскоростных цифровых схем паразитная индуктивность отверстий часто более вредна, чем паразитная емкость. его паразитная последовательная индуктивность уменьшает вклад блокированной емкости и снижает эффективность фильтрации всей энергосистемы. Мы можем просто рассчитать паразитную индуктивность приближения проходного отверстия с помощью формулы L = 5.08h [ln (4h / d) + 1], в которой L - индуктивность проходного отверстия, h - длина проходного отверстия и d - диаметр центрального отверстия. из уравнений видно, что диаметр отверстия почти не влияет на индуктивность, но длина отверстия влияет на индуктивность. по - прежнему используются приведенные выше примеры, при которых может быть рассчитана апертурная индуктивность L = 5.08x0. 050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1015 NH. если время нарастания сигнала составляет 1 НС, то эквивалентный размер импеданса: XL = Transcript... при наличии тока высокой частоты это сопротивление нельзя игнорировать. в частности, блокирующие конденсаторы должны соединяться через два отверстия между слоем питания и пластом, что удваивает паразитную индуктивность отверстий.

влияние проходного отверстия PCB на передачу сигналов

Three, высокоскоростное проектирование PCB

из вышеприведенного анализа паразитных характеристик проходных отверстий следует, что при проектировании высокоскоростных PCB простое отверстие, как представляется, оказывает значительное негативное воздействие на проектирование схем. чтобы уменьшить негативное воздействие паразитного эффекта отверстий, мы можем попробовать следующие действия в проектировании:

Выберите разумную апертуру с точки зрения как стоимости, так и качества сигнала. например, для конструкции модуля памяти PCB на 6 - 10 этажах желательно выбрать отверстие для прохода 10 / 20 mil (сверление / сварочная тарелка), а также использовать отверстие для прохода 8 / 18 mil на некоторых малоразмерных пластинах высокой плотности. в нынешних технических условиях трудно использовать более мелкие отверстия. для питания или заземления можно рассмотреть возможность использования больших размеров отверстий для снижения сопротивления.

обе формулы, рассмотренные выше, указывают на то, что использование более тонкой панели PCB поможет сократить два паразитных параметра через отверстие.

3. электропитание и наземные пятки должны быть просверлены вблизи. The shorter the lead between the pins and the holes, лучше, because they will lead to an increase in inductance. одновременно, the power and ground leads should be as thick as possible to reduce impedance.

4. сигнальная проводка на панелях PCB должна быть как можно меньше изменена, т.е. постарайтесь не использовать лишние отверстия.

5. установить заземляющие отверстия вблизи переключающего отверстия сигнального слоя, с тем чтобы обеспечить замкнутый контур сигнала. Вы можете даже добавить в PCB много дополнительных заземляющих отверстий. Конечно, ваш дизайн требует гибкости. модель проходного отверстия, о которой говорилось выше, имеет место в каждом слое при сварном диске. Иногда мы можем уменьшить или даже удалить прокладку в некоторых слоях. в частности, при очень большой плотности дырок в медном слое образуется запирающий канал. для решения этой проблемы, помимо перемещения дырок, можно также рассмотреть дырки в медном слое, чтобы уменьшить размер паяльного диска.