In HDI PCB ความเร็วสูง การออกแบบ โดยการออกแบบเป็นปัจจัยสำคัญ ประกอบด้วยรู พื้นที่แผ่นรอบรู และพื้นที่แยกของชั้น POWER ซึ่งปกติจะแบ่งออกเป็นสามประเภท: รูบอด รูฝัง และรูทะลุ ในขั้นตอนการออกแบบ PCB ผ่านการวิเคราะห์ความจุกาฝากและการเหนี่ยวนำกาฝากของจุดแวะ ข้อควรระวังบางประการในการออกแบบจุดแวะ PCB ความเร็วสูงได้สรุปไว้

ในปัจจุบัน การออกแบบ PCB ความเร็วสูงมีการใช้กันอย่างแพร่หลายในด้านการสื่อสาร คอมพิวเตอร์ การประมวลผลกราฟิกและภาพ และสาขาอื่นๆ การออกแบบผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์มูลค่าเพิ่มที่มีเทคโนโลยีสูงทั้งหมดเป็นไปตามคุณลักษณะต่างๆ เช่น การใช้พลังงานต่ำ การแผ่รังสีแม่เหล็กไฟฟ้าต่ำ ความน่าเชื่อถือสูง การย่อขนาด และน้ำหนักเบา เพื่อให้บรรลุเป้าหมายข้างต้น การออกแบบจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง

1. Via
Via เป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบ PCB หลายชั้น A via ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน หนึ่งคือรู; อีกอันเป็นพื้นที่แผ่นรอบรู และที่สามคือพื้นที่แยกของชั้น POWER กระบวนการของรูทะลุคือการชุบชั้นของโลหะบนพื้นผิวทรงกระบอกของผนังรูของรูผ่านโดยการเคลือบด้วยสารเคมีเพื่อเชื่อมฟอยล์ทองแดงที่ต้องเชื่อมต่อกับชั้นกลางและด้านบนและด้านล่างของ รูทะลุจะทำเป็นแผ่นธรรมดา รูปทรงสามารถเชื่อมต่อโดยตรงกับเส้นที่ด้านบนและด้านล่างหรือไม่เชื่อมต่อ Vias สามารถเล่นบทบาทของอุปกรณ์เชื่อมต่อไฟฟ้า ตรึงหรือวางตำแหน่ง

Vias โดยทั่วไปแบ่งออกเป็นสามประเภท: รูบอด รูฝัง และรูทะลุ

รูบอดจะอยู่ที่พื้นผิวด้านบนและด้านล่างของแผงวงจรพิมพ์และมีความลึกระดับหนึ่ง ใช้สำหรับเชื่อมต่อเส้นพื้นผิวและเส้นด้านใน ความลึกของรูและเส้นผ่านศูนย์กลางของรูมักจะไม่เกินอัตราส่วนที่แน่นอน

หลุมฝังหมายถึงรูเชื่อมต่อที่อยู่ในชั้นในของแผงวงจรพิมพ์ซึ่งไม่ขยายไปถึงพื้นผิวของแผงวงจร

จุดบอดและจุดบอดที่ฝังอยู่ในชั้นในของแผงวงจร ซึ่งเสร็จสิ้นโดยกระบวนการขึ้นรูปผ่านรูก่อนการเคลือบ และชั้นในหลายๆ ชั้นอาจทับซ้อนกันระหว่างการก่อตัวของจุดแวะ

รูทะลุที่ทะลุผ่านแผงวงจรทั้งหมด สามารถใช้สำหรับการเชื่อมต่อภายในหรือเป็นรูสำหรับวางตำแหน่งการติดตั้งของส่วนประกอบ เนื่องจากการเจาะทะลุนั้นง่ายกว่าในการดำเนินการและต้นทุนที่ต่ำกว่า แผงวงจรพิมพ์โดยทั่วไปจึงใช้รูทะลุ

2. ความจุกาฝากของจุดแวะ
ตัวมันเองมีความจุปรสิตต่อกราวด์ หากเส้นผ่านศูนย์กลางของรูแยกบนชั้นพื้นดินของช่องทางคือ D2 เส้นผ่านศูนย์กลางของแผ่นผ่านคือ D1 ความหนาของ PCB คือ T และค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของพื้นผิวกระดานคือ ε ความจุกาฝากของ ผ่านทางจะคล้ายกับ:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

ผลกระทบหลักของความจุกาฝากของรูผ่านบนวงจรคือการขยายเวลาที่เพิ่มขึ้นของสัญญาณและลดความเร็วของวงจร ยิ่งค่าความจุน้อยเท่าใด เอฟเฟกต์ก็จะยิ่งน้อยลงเท่านั้น

3. การเหนี่ยวนำกาฝากของจุดแวะ
ผ่านทางตัวเองมีการเหนี่ยวนำกาฝาก ในการออกแบบวงจรดิจิตอลความเร็วสูง อันตรายที่เกิดจากการเหนี่ยวนำของกาฝากผ่านมักจะมากกว่าอิทธิพลของความจุกาฝาก การเหนี่ยวนำอนุกรมกาฝากของ via จะทำให้การทำงานของตัวเก็บประจุบายพาสลดลง และทำให้ผลการกรองของระบบไฟฟ้าทั้งหมดอ่อนลง ถ้า L หมายถึงความเหนี่ยวนำของช่อง h คือความยาวของช่อง และ d คือเส้นผ่านศูนย์กลางของรูตรงกลาง ความเหนี่ยวนำแบบกาฝากของช่องผ่านจะคล้ายกับ:

L=5.08h［ln(4h/d) 1］

จะเห็นได้จากสูตรที่ว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของเส้นผ่านมีอิทธิพลเล็กน้อยต่อการเหนี่ยวนำ และความยาวของเส้นผ่านมีอิทธิพลมากที่สุดต่อการเหนี่ยวนำ

4.ไม่ผ่านเทคโนโลยี
จุดแวะที่ไม่ผ่าน ได้แก่ จุดบอดและจุดแวะที่ฝัง

ในเทคโนโลยีที่ไม่ผ่านผ่าน การใช้จุดบอดและจุดบอดที่ฝังไว้ สามารถลดขนาดและคุณภาพของ PCB ได้อย่างมาก ลดจำนวนชั้น ปรับปรุงความเข้ากันได้ทางแม่เหล็กไฟฟ้า เพิ่มคุณลักษณะของผลิตภัณฑ์อิเล็กทรอนิกส์ ลดต้นทุน และยังทำให้ งานออกแบบที่ง่ายและรวดเร็วยิ่งขึ้น ในการออกแบบและการประมวลผล PCB แบบดั้งเดิม การเจาะรูผ่านรูสามารถทำให้เกิดปัญหามากมาย อย่างแรก พวกมันใช้พื้นที่ที่มีประสิทธิภาพจำนวนมาก และประการที่สอง รูทะลุจำนวนมากถูกบรรจุอย่างหนาแน่นในที่เดียว ซึ่งสร้างอุปสรรคอย่างมากต่อการเดินสายไฟภายในของ PCB แบบหลายชั้น รูทะลุเหล่านี้ใช้พื้นที่ที่จำเป็นสำหรับการเดินสาย และพวกมันจะทะลุผ่านแหล่งจ่ายไฟและพื้นดินอย่างเข้มข้น พื้นผิวของชั้นลวดจะทำลายลักษณะอิมพีแดนซ์ของชั้นสายกราวด์กำลังไฟฟ้า และทำให้ชั้นสายกราวด์ของพลังงานไม่มีประสิทธิภาพ และวิธีการเจาะแบบธรรมดาจะมีปริมาณงานมากกว่าเทคโนโลยีรูที่ไม่เจาะถึง 20 เท่า

ในการออกแบบ PCB แม้ว่าขนาดของแผ่นอิเล็กโทรดและจุดแวะจะค่อยๆ ลดลง หากความหนาของชั้นกระดานไม่ลดลงตามสัดส่วน อัตราส่วนกว้างยาวของรูทะลุจะเพิ่มขึ้น และอัตราส่วนกว้างยาวของรูทะลุจะเพิ่มขึ้น ความน่าเชื่อถือ ด้วยเทคโนโลยีการเจาะด้วยเลเซอร์ขั้นสูงและเทคโนโลยีการกัดแบบแห้งด้วยพลาสม่า ทำให้สามารถใช้รูบอดขนาดเล็กที่ไม่เจาะทะลุและรูฝังขนาดเล็กได้ หากเส้นผ่านศูนย์กลางของจุดแวะที่ไม่เจาะทะลุเหล่านี้คือ 0.3 มม. พารามิเตอร์ปรสิตจะอยู่ที่ประมาณ 1/10 ของรูธรรมดาดั้งเดิม ซึ่งช่วยเพิ่มความน่าเชื่อถือของ PCB

เนื่องจากเทคโนโลยีไม่ผ่าน จึงมีจุดแวะขนาดใหญ่ไม่กี่แห่งบน PCB ซึ่งสามารถให้พื้นที่มากขึ้นสำหรับการติดตาม พื้นที่ที่เหลือสามารถใช้สำหรับการป้องกันพื้นที่ขนาดใหญ่เพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพของ EMI/RFI ในเวลาเดียวกัน พื้นที่ที่เหลือมากขึ้นยังสามารถใช้สำหรับชั้นในเพื่อป้องกันอุปกรณ์และสายเคเบิลเครือข่ายที่สำคัญบางส่วน เพื่อให้มีประสิทธิภาพทางไฟฟ้าที่ดีที่สุด การใช้ Vias แบบไม่ผ่านช่วยให้คลายพินอุปกรณ์ได้ง่ายขึ้น ทำให้กำหนดเส้นทางอุปกรณ์พินที่มีความหนาแน่นสูง (เช่น อุปกรณ์ที่บรรจุ BGA) ได้ง่าย ลดความยาวของสายไฟ และตรงตามข้อกำหนดด้านเวลาของวงจรความเร็วสูง .

5. ผ่านการเลือกใน PCB ธรรมดา
ในการออกแบบ PCB ทั่วไป ความจุของกาฝากและการเหนี่ยวนำกาฝากของ via มีผลเพียงเล็กน้อยต่อการออกแบบ PCB สำหรับการออกแบบ PCB 1-4 ชั้น 0.36 มม./0.61 มม./1.02 มม. (โดยทั่วไปจะเลือกพื้นที่แยกรู/แผ่น/พาวเวอร์แยก) Vias จะดีกว่า สำหรับสายสัญญาณที่มีความต้องการพิเศษ (เช่น สายไฟ สายกราวด์ สายนาฬิกา ฯลฯ) สามารถใช้จุดแวะ 0.41 มม./0.81 มม./1.32 มม. หรือจุดแวะขนาดอื่นๆ สามารถเลือกได้ตามสถานการณ์จริง

6. ผ่านการออกแบบใน PCB ความเร็วสูง
จากการวิเคราะห์ข้างต้นของลักษณะปรสิตของจุดแวะ เราจะเห็นว่าในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง จุดแวะที่ดูเหมือนง่ายมักจะส่งผลเสียอย่างมากต่อการออกแบบวงจร เพื่อลดผลกระทบที่เกิดจากปรสิตของจุดแวะ ต่อไปนี้สามารถทำได้ในการออกแบบ:

(1) เลือกขนาดที่เหมาะสม สำหรับการออกแบบ PCB ความหนาแน่นทั่วไปหลายชั้น ควรใช้จุดแวะ 0.25 มม./0.51 มม./0.91 มม. (เจาะรู/แผ่น/พื้นที่แยก POWER) สำหรับ PCB ความหนาแน่นสูงบางตัว 0.20mm/0.46 สามารถใช้จุดแวะ mm/0.86mm ได้ คุณยังสามารถลองใช้จุดแวะที่ไม่ผ่าน สำหรับจุดอ่อนกำลังหรือกราวด์ คุณสามารถพิจารณาใช้ขนาดที่ใหญ่ขึ้นเพื่อลดอิมพีแดนซ์

(2) ยิ่งพื้นที่แยก POWER มีขนาดใหญ่เท่าใด ก็ยิ่งดี เมื่อพิจารณาจากความหนาแน่นผ่านบน PCB โดยทั่วไป D1=D2 0.41;

(3) พยายามอย่าเปลี่ยนเลเยอร์ของร่องรอยสัญญาณบน PCB ซึ่งหมายถึงการลดจุดแวะ

(4) การใช้ PCB ที่บางลงจะเอื้อต่อการลดพารามิเตอร์ปรสิตสองตัวของผ่าน

(5) หมุดกำลังและกราวด์ควรทำผ่านรูที่อยู่ใกล้เคียง ยิ่งตะกั่วระหว่างรูทะลุและพินยิ่งสั้นยิ่งดีเพราะจะเพิ่มการเหนี่ยวนำ ในเวลาเดียวกัน สายไฟและสายดินควรหนาที่สุดเพื่อลดอิมพีแดนซ์

(6) วางจุดต่อสายดินไว้ใกล้กับจุดแวะของชั้นสัญญาณเพื่อให้สัญญาณวนรอบระยะสั้น

แน่นอนว่าต้องวิเคราะห์ปัญหาเฉพาะอย่างละเอียดเมื่อออกแบบ เมื่อพิจารณาทั้งด้านราคาและคุณภาพสัญญาณอย่างครอบคลุม ในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง นักออกแบบมักหวังเสมอว่ารูผ่านที่เล็กกว่าจะดีกว่า เพื่อให้สามารถวางสายไฟไว้บนบอร์ดได้มากขึ้น นอกจากนี้ ยิ่งรูผ่านมีขนาดเล็กเท่าใด ความจุของกาฝากยิ่งเล็กลง ยิ่งเหมาะสำหรับวงจรความเร็วสูง ในการออกแบบ PCB ที่มีความหนาแน่นสูง การใช้จุดแวะไม่ผ่านและการลดขนาดของจุดแวะ ทำให้ต้นทุนเพิ่มขึ้นด้วย และไม่สามารถลดขนาดของจุดแวะอย่างไม่มีกำหนดได้ ได้รับผลกระทบจากกระบวนการเจาะและการชุบด้วยไฟฟ้าของผู้ผลิต PCB ข้อจำกัดทางเทคนิคควรได้รับการพิจารณาอย่างสมดุลในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง