In 高速HDIPCB デザインは、デザインを介して重要な要素です。 これは、穴、穴の周囲のパッド領域、およびPOWERレイヤーの分離領域で構成され、通常、止まり穴、埋め込み穴、貫通穴のXNUMXつのタイプに分けられます。 PCB設計プロセスでは、ビアの寄生容量と寄生インダクタンスの分析を通じて、高速PCBビアの設計におけるいくつかの注意事項が要約されています。

現在、高速PCB設計は、通信、コンピューター、グラフィックス、画像処理などの分野で広く使用されています。 すべてのハイテク付加価値電子製品設計は、低消費電力、低電磁放射、高信頼性、小型化、軽量などの機能を追求しています。 上記の目標を達成するために、ビアデザインは高速PCBデザインの重要な要素です。

1.経由
ビアは、多層PCB設計の重要な要素です。 ビアは主にXNUMXつの部分で構成され、XNUMXつは穴です。 もうXNUMXつは、穴の周りのパッド領域です。 そしてXNUMX番目はPOWERレイヤーの分離エリアです。 ビアホールのプロセスは、化学蒸着によってビアホールの穴壁の円筒面に金属の層をめっきして、中間層に接続する必要のある銅箔と、ビアホールは通常のパッドになっています形状は上下の線と直接接続することも、接続しないこともできます。 ビアは、電気接続、固定、または位置決めデバイスの役割を果たすことができます。

ビアは一般に、止まり穴、埋め込み穴、貫通穴のXNUMXつのカテゴリに分類されます。

止まり穴はプリント基板の上面と下面にあり、一定の深さがあります。 これらは、サーフェスラインとその下にあるインナーラインを接続するために使用されます。 穴の深さと穴の直径は通常、特定の比率を超えません。

埋め込み穴とは、プリント回路基板の内層にある接続穴のことで、回路基板の表面までは伸びていません。

ブラインドビアと埋め込みビアはどちらも回路基板の内層に配置されており、積層前にスルーホール形成プロセスによって完成され、ビアの形成中にいくつかの内層が重なる場合があります。

回路基板全体を貫通する貫通穴は、内部相互接続またはコンポーネントの設置位置決め​​穴として使用できます。 貫通穴は工程内での実装が容易でコストが低いため、一般的にプリント回路基板は貫通穴を使用します。

2.ビアの寄生容量
ビア自体には、グランドへの寄生容量があります。 ビアの接地層の絶縁穴の直径がD2、ビアパッドの直径がD1、PCBの厚さがT、ボード基板の誘電率がεの場合、の寄生容量はビアは次のようなものです。

C =1.41εTD1/（D2-D1）

回路に対するビアホールの寄生容量の主な影響は、信号の立ち上がり時間を延長し、回路の速度を低下させることです。 静電容量値が小さいほど、影響は小さくなります。

3.ビアの寄生インダクタンス
ビア自体には寄生インダクタンスがあります。 高速デジタル回路の設計では、ビアの寄生インダクタンスによって引き起こされる害は、寄生容量の影響よりも大きいことがよくあります。 ビアの寄生直列インダクタンスは、バイパスコンデンサの機能を弱め、電力システム全体のフィルタリング効果を弱めます。 Lがビアのインダクタンスを表し、hがビアの長さ、dが中央の穴の直径である場合、ビアの寄生インダクタンスは次のようになります。

L = 5.08h ［ln（4h / d）1］

It can be seen from the formula that the diameter of the via has a small influence on the inductance, and the length of the via has the greatest influence on the inductance.

4.テクノロジーを介したノンスルー
非貫通ビアには、ブラインドビアと埋め込みビアが含まれます。

ノンスルービア技術では、ブラインドビアと埋め込みビアを適用することで、PCBのサイズと品質を大幅に削減し、層の数を減らし、電磁両立性を改善し、電子製品の特性を向上させ、コストを削減します。設計作業はよりシンプルで高速です。 従来のPCBの設計と処理では、スルーホールは多くの問題を引き起こす可能性があります。 第一に、それらは大きな有効スペースを占有し、第二に、多数の貫通穴が一箇所に密集しており、これも多層PCBの内層配線に大きな障害をもたらします。 これらの貫通穴は配線に必要なスペースを占め、電源とアースを集中的に通過します。 ワイヤ層の表面はまた、電源接地ワイヤ層のインピーダンス特性を破壊し、電源接地ワイヤ層を無効にする。 また、従来の機械的な穴あけ方法は、非スルーホール技術の20倍の作業負荷になります。

PCB設計では、パッドとビアのサイズは徐々に小さくなりますが、基板層の厚さが比例して減少しないと、スルーホールのアスペクト比が増加し、スルーホールのアスペクト比の増加が減少します。信頼性。 高度なレーザー穴あけ技術とプラズマドライエッチング技術の成熟により、非貫通の小さな止まり穴と小さな埋め込み穴を適用することが可能です。 これらの非貫通ビアの直径が0.3mmの場合、寄生パラメータは元の従来の穴の約1/10になり、PCBの信頼性が向上します。

非スルービアテクノロジーにより、PCBには大きなビアがほとんどなく、トレース用のスペースを増やすことができます。 残りのスペースは、EMI / RFI性能を向上させるための大面積シールドの目的に使用できます。 同時に、より多くの残りのスペースを内層に使用して、デバイスと主要なネットワークケーブルを部分的にシールドすることもできるため、最高の電気的性能を発揮します。 ノンスルービアを使用すると、デバイスピンのファンアウトが容易になり、高密度ピンデバイス（BGAパッケージデバイスなど）のルーティングが容易になり、配線長が短縮され、高速回路のタイミング要件が満たされます。 。

5.通常のPCBでの選択による
通常のPCB設計では、ビアの寄生容量と寄生インダクタンスはPCB設計にほとんど影響を与えません。 1〜4層のPCB設計の場合、0.36mm / 0.61mm / 1.02mm（ドリル穴/パッド/ POWER絶縁領域が一般的に選択されます））ビアの方が優れています。 特別な要件のある信号線（電力線、接地線、時計線など）の場合、0.41mm / 0.81mm / 1.32mmビアを使用するか、実際の状況に応じて他のサイズのビアを選択できます。

6.高速PCBの設計による
上記のビアの寄生特性の分析から、高速PCB設計では、一見単純なビアが回路設計に大きな悪影響を与えることがよくあることがわかります。 ビアの寄生効果によって引き起こされる悪影響を減らすために、設計で次のことを行うことができます。

（1）適切なビアサイズを選択します。 多層の一般密度PCB設計の場合、0.25mm / 0.51mm / 0.91mm（ドリル穴/パッド/ POWER絶縁領域）ビアを使用することをお勧めします。 一部の高密度PCBの場合、0.20mm /0.46をmm / 0.86mmビアで使用することもできますが、非貫通ビアを試すこともできます。 電源ビアまたはグランドビアの場合、インピーダンスを下げるために、より大きなサイズを使用することを検討できます。

（2）PCBのビア密度を考慮すると、POWERアイソレーション領域が大きいほど、一般的にD1 = D2になります。

（3）PCB上の信号トレースの層を変更しないようにしてください。これは、ビアを最小限に抑えることを意味します。

（4）より薄いPCBを使用すると、ビアのXNUMXつの寄生パラメータを減らすことができます。

（5）電源ピンとアースピンは、近くの穴から作成する必要があります。 ビアホールとピンの間のリードが短いほど、インダクタンスが増加するため、優れています。 同時に、インピーダンスを下げるために、電源とアースのリード線はできるだけ太くする必要があります。

（6）信号層のビアの近くにいくつかの接地ビアを配置して、信号に短距離ループを提供します。

もちろん、設計時には特定の問題を詳細に分析する必要があります。 コストと信号品質の両方を包括的に考慮すると、高速PCB設計では、設計者は常にビアホールが小さいほど良いことを望んでおり、ボード上により多くの配線スペースを残すことができます。 また、ビアホールが小さいほど、寄生容量が小さいほど高速回路に適しています。 高密度PCB設計では、非貫通ビアの使用とビアのサイズの縮小もコストの増加をもたらし、ビアのサイズを無期限に縮小することはできません。 これは、PCBメーカーの穴あけおよび電気めっきプロセスの影響を受けます。 高速PCBのビア設計では、技術的な制限をバランスよく考慮する必要があります。