Sa disenyo ng vias sa mga high-speed na PCB, kailangang bigyang-pansin ang mga sumusunod na punto

In mataas na bilis ng HDI PCB disenyo, sa pamamagitan ng disenyo ay isang mahalagang kadahilanan. Binubuo ito ng isang butas, isang pad area sa paligid ng butas, at isang isolation area ng POWER layer, na karaniwang nahahati sa tatlong uri: blind hole, buried hole at through hole. Sa proseso ng disenyo ng PCB, sa pamamagitan ng pagsusuri ng parasitic capacitance at parasitic inductance ng vias, ang ilang mga pag-iingat sa disenyo ng high-speed PCB vias ay ibinubuod.

ipcb

Sa kasalukuyan, ang high-speed na disenyo ng PCB ay malawakang ginagamit sa mga komunikasyon, computer, graphics at pagproseso ng imahe at iba pang larangan. Lahat ng high-tech na value-added na mga disenyo ng electronic na produkto ay humahabol sa mga feature gaya ng mababang paggamit ng kuryente, mababang electromagnetic radiation, mataas na pagiging maaasahan, miniaturization, at magaan na timbang. Upang makamit ang mga layunin sa itaas, sa pamamagitan ng disenyo ay isang mahalagang kadahilanan sa high-speed na disenyo ng PCB.

1. Sa pamamagitan ng
Ang Via ay isang mahalagang kadahilanan sa disenyo ng multi-layer na PCB. Ang isang via ay pangunahing binubuo ng tatlong bahagi, ang isa ay ang butas; ang isa ay ang pad area sa paligid ng butas; at ang pangatlo ay ang isolation area ng POWER layer. Ang proseso ng via hole ay ang paglalagay ng layer ng metal sa cylindrical surface ng hole wall ng via hole sa pamamagitan ng chemical deposition upang ikonekta ang copper foil na kailangang ikonekta sa gitnang mga layer, at ang upper at lower sides ng ang via hole ay ginawang ordinaryong pad Ang hugis ay maaaring direktang konektado sa mga linya sa itaas at ibabang gilid, o hindi konektado. Maaaring gampanan ng Vias ang papel ng mga de-koryenteng koneksyon, pag-aayos o pagpoposisyon ng mga aparato.

Ang Vias ay karaniwang nahahati sa tatlong kategorya: butas na butas, nabaon na mga butas at sa pamamagitan ng mga butas.

Ang mga blind hole ay matatagpuan sa itaas at ibabang ibabaw ng naka-print na circuit board at may tiyak na lalim. Ginagamit ang mga ito upang ikonekta ang linya sa ibabaw at ang pinagbabatayan na panloob na linya. Ang lalim ng butas at ang diameter ng butas ay karaniwang hindi lalampas sa isang tiyak na ratio.

Ang buried hole ay tumutukoy sa butas ng koneksyon na matatagpuan sa panloob na layer ng naka-print na circuit board, na hindi umaabot sa ibabaw ng circuit board.

Ang mga blind vias at buried vias ay parehong matatagpuan sa panloob na layer ng circuit board, na nakumpleto sa pamamagitan ng proseso ng through-hole forming bago ang lamination, at ilang mga panloob na layer ang maaaring magkapatong sa panahon ng pagbuo ng vias.

Sa pamamagitan ng mga butas, na dumadaan sa buong circuit board, ay maaaring gamitin para sa panloob na pagkakabit o bilang butas sa pagpoposisyon ng pag-install ng isang bahagi. Dahil sa pamamagitan ng mga butas ay mas madaling ipatupad sa proseso at mas mababang gastos, sa pangkalahatan ay ginagamit ang mga naka-print na circuit board sa pamamagitan ng mga butas.

2. Parasitic capacitance ng vias
Ang mismong via ay may parasitic capacitance sa lupa. Kung ang diameter ng isolation hole sa ground layer ng via ay D2, ang diameter ng via pad ay D1, ang kapal ng PCB ay T, at ang dielectric constant ng board substrate ay ε, kung gayon Ang parasitic capacitance ng ang via ay katulad ng:

C =1.41εTD1/(D2-D1)

Ang pangunahing epekto ng parasitic capacitance ng via hole sa circuit ay upang pahabain ang oras ng pagtaas ng signal at bawasan ang bilis ng circuit. Kung mas maliit ang halaga ng kapasidad, mas maliit ang epekto.

3. Parasitic inductance ng vias
Ang mismong via ay may parasitic inductance. Sa disenyo ng mga high-speed digital circuit, ang pinsalang dulot ng parasitic inductance ng via ay kadalasang mas malaki kaysa sa impluwensya ng parasitic capacitance. Ang parasitic series inductance ng via ay magpahina sa paggana ng bypass capacitor at magpahina sa filtering effect ng buong power system. Kung ang L ay tumutukoy sa inductance ng via, h ang haba ng via, at d ang diameter ng center hole, ang parasitic inductance ng via ay katulad ng:

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

Makikita mula sa formula na ang diameter ng via ay may maliit na impluwensya sa inductance, at ang haba ng via ay may pinakamalaking impluwensya sa inductance.

4. Non-through sa pamamagitan ng teknolohiya
Kasama sa non-through vias ang blind vias at buried vias.

Sa non-through na teknolohiya, ang paggamit ng blind vias at buried vias ay maaaring lubos na bawasan ang laki at kalidad ng PCB, bawasan ang bilang ng mga layer, pagbutihin ang electromagnetic compatibility, dagdagan ang mga katangian ng mga elektronikong produkto, bawasan ang mga gastos, at gawin din. ang disenyo ay gumagana nang mas Simple at mabilis. Sa tradisyonal na disenyo at pagproseso ng PCB, sa pamamagitan ng mga butas ay maaaring magdala ng maraming problema. Una, sinasakop nila ang isang malaking halaga ng epektibong puwang, at pangalawa, ang isang malaking bilang ng mga butas ay makapal na nakaimpake sa isang lugar, na lumilikha din ng isang malaking hadlang sa panloob na mga kable ng multilayer PCB. Ang mga ito sa pamamagitan ng mga butas ay sumasakop sa puwang na kinakailangan para sa mga kable, at sila ay masinsinang dumaan sa suplay ng kuryente at sa lupa. Ang ibabaw ng wire layer ay sisirain din ang mga katangian ng impedance ng power ground wire layer at gagawin ang power ground wire layer na hindi epektibo. At ang maginoo na mekanikal na paraan ng pagbabarena ay magiging 20 beses ang workload ng non-through hole na teknolohiya.

Sa disenyo ng PCB, bagaman ang laki ng mga pad at vias ay unti-unting nabawasan, kung ang kapal ng layer ng board ay hindi proporsyonal na nabawasan, ang aspect ratio ng through hole ay tataas, at ang pagtaas ng aspect ratio ng through hole ay mababawasan. ang pagiging maaasahan. Sa kapanahunan ng advanced na laser drilling technology at plasma dry etching technology, posibleng maglapat ng hindi tumatagos na maliliit na blind hole at maliliit na nakabaon na butas. Kung ang diameter ng mga hindi nakakapasok na vias na ito ay 0.3mm, ang mga parameter ng parasitiko ay magiging Tungkol sa 1/10 ng orihinal na karaniwang butas, na nagpapabuti sa pagiging maaasahan ng PCB.

Dahil sa non-through na teknolohiya, kakaunti ang malalaking vias sa PCB, na maaaring magbigay ng mas maraming espasyo para sa mga bakas. Ang natitirang espasyo ay maaaring gamitin para sa mga layunin ng kalasag sa malalaking lugar upang mapabuti ang pagganap ng EMI/RFI. Kasabay nito, mas maraming natitirang espasyo ang maaari ding gamitin para sa panloob na layer upang bahagyang protektahan ang device at mga pangunahing network cable, upang ito ay magkaroon ng pinakamahusay na pagganap ng kuryente. Ang paggamit ng non-through vias ay nagpapadali sa pag-fan out ng mga pin ng device, na ginagawang madali ang pagruta ng mga high-density na pin device (gaya ng mga BGA packaged device), pagpapaikli sa haba ng mga wiring, at pagtugon sa mga kinakailangan sa timing ng mga high-speed circuit. .

5. Sa pamamagitan ng pagpili sa ordinaryong PCB
Sa ordinaryong disenyo ng PCB, ang parasitic capacitance at parasitic inductance ng via ay may kaunting epekto sa disenyo ng PCB. Para sa 1-4 na layer na disenyo ng PCB, 0.36mm/0.61mm/1.02mm (drilled hole/pad/POWER isolation area ang karaniwang pinipili) ) Mas maganda ang Vias. Para sa mga linya ng signal na may mga espesyal na pangangailangan (tulad ng mga linya ng kuryente, mga linya sa lupa, mga linya ng orasan, atbp.), maaaring gamitin ang 0.41mm/0.81mm/1.32mm vias, o maaaring mapili ang vias ng iba pang laki ayon sa aktwal na sitwasyon.

6. Sa pamamagitan ng disenyo sa high-speed PCB
Sa pamamagitan ng pagsusuri sa itaas ng mga parasitiko na katangian ng vias, makikita natin na sa high-speed na disenyo ng PCB, ang tila simpleng vias ay kadalasang nagdadala ng malaking negatibong epekto sa disenyo ng circuit. Upang mabawasan ang masamang epekto na dulot ng mga parasitiko na epekto ng vias, ang mga sumusunod ay maaaring gawin sa disenyo:

(1) Pumili ng isang makatwirang sa pamamagitan ng laki. Para sa multi-layer general-density na disenyo ng PCB, mas mainam na gumamit ng 0.25mm/0.51mm/0.91mm (drilled holes/pads/POWER isolation area) vias; para sa ilang high-density na PCB, maaari ding gamitin ang 0.20mm/0.46 mm/0.86mm vias, maaari mo ring subukan ang non-through vias; para sa power o ground vias, maaari mong isaalang-alang ang paggamit ng mas malaking sukat upang mabawasan ang impedance;

(2) Kung mas malaki ang POWER isolation area, mas mabuti, kung isasaalang-alang ang via density sa PCB, sa pangkalahatan ay D1=D2 0.41;

(3) Subukang huwag baguhin ang mga layer ng mga bakas ng signal sa PCB, na nangangahulugang bawasan ang vias;

(4) Ang paggamit ng mas manipis na PCB ay nakakatulong sa pagbabawas ng dalawang parasitiko na parameter ng via;

(5) Ang power at ground pin ay dapat gawin sa pamamagitan ng mga butas sa malapit. Ang mas maikli ang lead sa pagitan ng via hole at ang pin, mas mabuti, dahil madaragdagan nila ang inductance. Kasabay nito, ang kapangyarihan at ground lead ay dapat na kasing kapal hangga’t maaari upang mabawasan ang impedance;

(6) Maglagay ng ilang grounding vias malapit sa vias ng signal layer upang magbigay ng short-distance loop para sa signal.

Siyempre, kailangang suriin nang detalyado ang mga partikular na isyu kapag nagdidisenyo. Isinasaalang-alang ang parehong gastos at kalidad ng signal nang komprehensibo, sa high-speed na disenyo ng PCB, palaging umaasa ang mga designer na mas maliit ang via hole, mas mabuti, para mas maraming wiring space ang maiiwan sa board. Bilang karagdagan, ang mas maliit ang via hole, ang sarili nitong Mas maliit ang parasitic capacitance, mas angkop para sa mga high-speed circuit. Sa high-density na disenyo ng PCB, ang paggamit ng non-through vias at ang pagbawas sa laki ng vias ay nagdulot din ng pagtaas sa gastos, at ang laki ng vias ay hindi maaaring bawasan nang walang katiyakan. Naaapektuhan ito ng mga proseso ng pagbabarena at electroplating ng mga tagagawa ng PCB. Ang mga teknikal na limitasyon ay dapat bigyan ng balanseng pagsasaalang-alang sa pamamagitan ng disenyo ng mga high-speed na PCB.