En el diseño de vías en PCB de alta velocidad, se debe prestar atención a los siguientes puntos

In PCB HDI de alta velocidad El diseño, a través del diseño, es un factor importante. Consiste en un agujero, un área de almohadilla alrededor del agujero y un área de aislamiento de la capa POWER, que generalmente se dividen en tres tipos: agujeros ciegos, agujeros enterrados y agujeros pasantes. En el proceso de diseño de PCB, a través del análisis de la capacitancia parásita e inductancia parásita de las vías, se resumen algunas precauciones en el diseño de vías de PCB de alta velocidad.

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En la actualidad, el diseño de PCB de alta velocidad se usa ampliamente en comunicaciones, computadoras, procesamiento de gráficos e imágenes y otros campos. Todos los diseños de productos electrónicos de valor agregado de alta tecnología persiguen características tales como bajo consumo de energía, baja radiación electromagnética, alta confiabilidad, miniaturización y peso ligero. Para lograr los objetivos anteriores, el diseño a través es un factor importante en el diseño de PCB de alta velocidad.

1. Vía
Via es un factor importante en el diseño de PCB multicapa. Una vía se compone principalmente de tres partes, una es el agujero; el otro es el área de la almohadilla alrededor del agujero; y el tercero es el área de aislamiento de la capa POWER. El proceso del orificio de vía consiste en colocar una capa de metal en la superficie cilíndrica de la pared del orificio de vía mediante deposición química para conectar la lámina de cobre que debe conectarse a las capas intermedias y los lados superior e inferior de los orificios de paso se convierten en almohadillas ordinarias. La forma se puede conectar directamente con las líneas en los lados superior e inferior, o no conectar. Vias puede desempeñar el papel de dispositivos de conexión, fijación o posicionamiento eléctricos.

Las vías se dividen generalmente en tres categorías: agujeros ciegos, agujeros enterrados y agujeros pasantes.

Los orificios ciegos se encuentran en las superficies superior e inferior de la placa de circuito impreso y tienen una cierta profundidad. Se utilizan para conectar la línea de la superficie y la línea interior subyacente. La profundidad del agujero y el diámetro del agujero generalmente no exceden una cierta proporción.

El agujero enterrado se refiere al agujero de conexión ubicado en la capa interior de la placa de circuito impreso, que no se extiende a la superficie de la placa de circuito.

Las vías ciegas y las vías enterradas están ubicadas en la capa interna de la placa de circuito, que se completa mediante un proceso de formación de orificios pasantes antes de la laminación, y varias capas internas pueden superponerse durante la formación de las vías.

Los orificios pasantes, que atraviesan toda la placa de circuito, se pueden utilizar para la interconexión interna o como orificio de posicionamiento de instalación de un componente. Dado que los orificios pasantes son más fáciles de implementar en el proceso y de menor costo, generalmente las placas de circuito impreso utilizan orificios pasantes.

2. Capacitancia parasitaria de las vías.
La vía en sí tiene capacitancia parásita a tierra. Si el diámetro del orificio de aislamiento en la capa de tierra de la vía es D2, el diámetro de la almohadilla de vía es D1, el grosor de la PCB es T y la constante dieléctrica del sustrato de la placa es ε, entonces la capacitancia parásita de la vía es similar a:

C = 1.41εTD1 / (D2-D1)

El efecto principal de la capacitancia parásita del orificio de paso en el circuito es extender el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Cuanto menor sea el valor de capacitancia, menor será el efecto.

3. Inductancia parasitaria de vías.
La vía en sí tiene inductancia parásita. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, el daño causado por la inductancia parásita de la vía es a menudo mayor que la influencia de la capacitancia parásita. La inductancia en serie parásita de la vía debilitará la función del condensador de derivación y debilitará el efecto de filtrado de todo el sistema de potencia. Si L se refiere a la inductancia de la vía, h es la longitud de la vía yd es el diámetro del orificio central, la inductancia parásita de la vía es similar a:

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

Puede verse en la fórmula que el diámetro de la vía tiene una pequeña influencia sobre la inductancia, y la longitud de la vía tiene la mayor influencia sobre la inductancia.

4. No a través de la tecnología
Las vías no pasantes incluyen vías ciegas y vías enterradas.

En la tecnología de no vía, la aplicación de vías ciegas y vías enterradas puede reducir en gran medida el tamaño y la calidad de la PCB, reducir el número de capas, mejorar la compatibilidad electromagnética, aumentar las características de los productos electrónicos, reducir costos y también hacer el diseño funciona más simple y rápido. En el diseño y procesamiento de PCB tradicionales, los orificios pasantes pueden traer muchos problemas. Primero, ocupan una gran cantidad de espacio efectivo y, en segundo lugar, una gran cantidad de orificios pasantes están densamente empaquetados en un solo lugar, lo que también crea un gran obstáculo para el cableado de la capa interna de la PCB multicapa. Estos orificios pasantes ocupan el espacio necesario para el cableado y atraviesan intensamente la fuente de alimentación y el suelo. La superficie de la capa de cable también destruirá las características de impedancia de la capa de cable de tierra de energía y hará que la capa de cable de tierra de energía sea ineficaz. Y el método mecánico convencional de perforación será 20 veces mayor que la carga de trabajo de la tecnología sin orificios pasantes.

En el diseño de PCB, aunque el tamaño de las almohadillas y las vías ha disminuido gradualmente, si el grosor de la capa de la placa no se reduce proporcionalmente, la relación de aspecto del orificio pasante aumentará y el aumento de la relación de aspecto del orificio pasante se reducirá. la fiabilidad. Con la madurez de la tecnología avanzada de perforación láser y la tecnología de grabado en seco con plasma, es posible aplicar pequeños orificios ciegos no penetrantes y pequeños orificios enterrados. Si el diámetro de estas vías no penetrantes es de 0.3 mm, los parámetros parásitos serán aproximadamente 1/10 del orificio convencional original, lo que mejora la fiabilidad de la PCB.

Debido a la tecnología de no-paso, hay pocas vías grandes en la PCB, que pueden proporcionar más espacio para las trazas. El espacio restante se puede utilizar para proteger áreas grandes para mejorar el rendimiento de EMI / RFI. Al mismo tiempo, también se puede utilizar más espacio restante para la capa interior para blindar parcialmente el dispositivo y los cables de red clave, de modo que tenga el mejor rendimiento eléctrico. El uso de vías no pasantes facilita la distribución de los pines del dispositivo, lo que facilita el enrutamiento de dispositivos con pines de alta densidad (como los dispositivos empaquetados BGA), acorta la longitud del cableado y cumple con los requisitos de temporización de los circuitos de alta velocidad. .

5. Mediante selección en PCB ordinario
En el diseño de PCB ordinario, la capacitancia parásita y la inductancia parásita de la vía tienen poco efecto en el diseño de PCB. Para el diseño de PCB de 1 a 4 capas, 0.36 mm / 0.61 mm / 1.02 mm (generalmente se selecciona el área de aislamiento de orificio perforado / almohadilla / POTENCIA)) Las vías son mejores. Para líneas de señal con requisitos especiales (como líneas eléctricas, líneas de tierra, líneas de reloj, etc.), se pueden utilizar vías de 0.41 mm / 0.81 mm / 1.32 mm, o se pueden seleccionar vías de otros tamaños según la situación real.

6. Vía diseño en PCB de alta velocidad
A través del análisis anterior de las características parásitas de las vías, podemos ver que en el diseño de PCB de alta velocidad, las vías aparentemente simples a menudo traen grandes efectos negativos al diseño del circuito. Para reducir los efectos adversos provocados por los efectos parasitarios de las vías, en el diseño se puede hacer lo siguiente:

(1) Elija un tamaño de vía razonable. Para el diseño de PCB de densidad general multicapa, es mejor utilizar vías de 0.25 mm / 0.51 mm / 0.91 mm (orificios perforados / almohadillas / área de aislamiento de POTENCIA); para algunos PCB de alta densidad, también se pueden usar vías de 0.20 mm / 0.46 mm / 0.86 mm, también puede probar vías no pasantes; para vías de alimentación o de tierra, puede considerar usar un tamaño más grande para reducir la impedancia;

(2) Cuanto mayor sea el área de aislamiento de POTENCIA, mejor, considerando la densidad de vía en la PCB, generalmente D1 = D2 0.41;

(3) Trate de no cambiar las capas de los rastros de señal en la PCB, lo que significa minimizar las vías;

(4) El uso de un PCB más delgado favorece la reducción de los dos parámetros parásitos de la vía;

(5) Las clavijas de alimentación y de tierra deben hacerse a través de los orificios cercanos. Cuanto más corto sea el cable entre el orificio de paso y el pin, mejor, porque aumentarán la inductancia. Al mismo tiempo, los cables de alimentación y tierra deben ser lo más gruesos posible para reducir la impedancia;

(6) Coloque algunas vías de conexión a tierra cerca de las vías de la capa de señal para proporcionar un bucle de corta distancia para la señal.

Por supuesto, los problemas específicos deben analizarse en detalle al diseñar. Teniendo en cuenta el costo y la calidad de la señal de manera integral, en el diseño de PCB de alta velocidad, los diseñadores siempre esperan que cuanto más pequeño sea el orificio de paso, mejor, de modo que se pueda dejar más espacio de cableado en la placa. Además, cuanto más pequeño sea el orificio de paso, el propio. Cuanto menor sea la capacitancia parásita, más adecuado para circuitos de alta velocidad. En el diseño de PCB de alta densidad, el uso de vías no pasantes y la reducción del tamaño de las vías también han provocado un aumento en el costo, y el tamaño de las vías no se puede reducir indefinidamente. Se ve afectado por los procesos de perforación y galvanoplastia de los fabricantes de PCB. Las limitaciones técnicas deben tenerse en cuenta de manera equilibrada en el diseño de vías de PCB de alta velocidad.