Tecnología de PCB - Técnicas de diseño de PCB a través de agujeros de alta velocidad

En DiSeño De alta velocidad Placa de circuito impreso Junta Directiva, via Diseño Es un factor importante. Se compone de agujeros, Zona acolchada alrededor del agujero, Y la región de aislamiento de la capa de potencia. A menudo se clasifican en tres tipos: agujero ciego, Agujero enterrado y a través del agujero. En el interior the Placa de circuito impreso Proceso de diseño de Placa de circuito impreso, Mediante el análisis de la Capacitancia parasitaria y la Inductancia parasitaria a través del agujero, some precautions in the high-speed Placa de circuito impreso BoardDiseño del orificio Resumen.

En la actualidad, the Diseño de Placa de circuito impreso de alta velocidad s is widely used in the fields of communications, Computadora, Gráficos y procesamiento de imágenes, Todos los diseños de productos electrónicos de alta tecnología con valor añadido persiguen características tales como baja potencia, Baja radiación electromagnética, Alta fiabilidad, Miniaturización, Peso ligero. Para lograr los objetivos mencionados:, via Diseño is an important factor in high-speed Placa de circuito impreso Board Diseño.

1... Aprobación

A través del agujero es un factor importante en la estructura multicapa Diseño de Placa de circuito impreso. El orificio se compone principalmente de tres partes:, Uno es un agujero; El otro es el área de la almohadilla alrededor del agujero; La tercera es la región de aislamiento de la capa de potencia. El proceso a través del agujero consiste en depositar químicamente una capa de metal en la superficie cilíndrica de la pared del agujero a través del agujero para conectar la lámina de cobre que necesita ser conectada a la capa media., Los lados superior e inferior del orificio se convierten en almohadillas de soldadura comunes, y la forma se puede conectar directamente con las líneas superiores e inferiores., O no conectado. A través del agujero puede desempeñar el papel de conexión eléctrica, Dispositivo fijo o localizador. El diagrama esquemático del orificio se muestra en la figura 1..

Figura 1: diagrama esquemático del orificio

Los orificios a través se clasifican generalmente en tres categorías: orificios ciegos, orificios enterrados y orificios a través.

El agujero ciego se encuentra en la superficie superior e inferior de la placa de circuito impreso y tiene cierta profundidad. Se utilizan para conectar líneas superficiales con líneas internas subyacentes. La profundidad y el diámetro del agujero no suelen exceder de una determinada proporción.

El agujero enterrado se refiere al agujero de conexión que se encuentra en la capa interna de la placa de circuito impreso y no se extiende a la superficie de la placa de circuito.

Tanto los agujeros ciegos como los enterrados se encuentran en la capa interna de la placa de circuito y se completan mediante un proceso de formación de agujeros a través antes de la laminación, y varias capas internas pueden superponerse durante la formación de los agujeros a través. Los orificios a través de toda la placa de circuito se pueden utilizar para la interconexión interna o como orificios de montaje y localización de componentes. Dado que los orificios a través son más fáciles de realizar en el proceso y son más baratos, los orificios a través se utilizan generalmente en las placas de circuitos impresos. La clasificación de los orificios se muestra en la figura 2.

Figura 2: clasificación de los orificios

2. Capacitancia parasitaria a través del agujero

El orificio en sí tiene Capacitancia parasitaria al suelo. Si el diámetro del agujero de aislamiento es D2, el diámetro de la almohadilla de soldadura a través del agujero es D1, el espesor del Placa de circuito impreso es T, la constante dieléctrica del sustrato es e, la Capacitancia parasitaria del agujero es aproximadamente: C = 1,41 etd1 / (D2 - D1).

El principal efecto de la Capacitancia parasitaria a través del agujero en el circuito es prolongar el tiempo de subida de la señal y reducir la velocidad del circuito. Cuanto menor es el valor de Capacitancia, menor es el efecto.

3. Inductancia parasitaria a través del agujero

El orificio en sí tiene Inductancia parasitaria. En el diseño de circuitos digitales de alta velocidad, el daño causado por la Inductancia parasitaria a través del agujero es generalmente mayor que el efecto de la Capacitancia parasitaria. La Inductancia parasitaria de la serie a través del agujero debilitará la función del condensador de derivación y debilitará el efecto de filtrado de todo el sistema de energía. Si l es la Inductancia del orificio, H es la longitud del orificio y D es el diámetro del orificio central, la Inductancia parasitaria del orificio es similar a:

L = 5..08hê¼ » LN ïп |

De la fórmula se puede ver que el diámetro del orificio tiene poca influencia en la Inductancia, y la longitud del orificio tiene la mayor influencia en la Inductancia.

4. Tecnología no perforada

Los agujeros no a través incluyen agujeros ciegos y enterrados. En la tecnología de agujeros no penetrantes, el tamaño y la calidad de los Placa de circuito impreso se pueden reducir en gran medida mediante la aplicación de agujeros ciegos y a través de agujeros enterrados, el número de capas se puede reducir, la compatibilidad electromagnética se puede mejorar, las características de los productos electrónicos se pueden aumentar, el costo se puede Reducir, y el trabajo de diseño se puede hacer más simple y rápido.

En el diseño y procesamiento tradicionales de Placa de circuito impreso, a través del agujero traerá muchos problemas. En primer lugar, ocupan una gran cantidad de espacio efectivo. En segundo lugar, un gran número de a través de agujeros se apilan densamente en un solo lugar, lo que también crea un gran obstáculo para el cableado interno de Placa de circuito impreso multicapa. Estos a través de agujeros ocupan el espacio necesario para el cableado, y pasan densamente a través de la fuente de alimentación y la tierra. La superficie de la capa de alambre también puede destruir la característica de impedancia de la capa de alambre de tierra de la fuente de alimentación, y hacer que la capa de alambre de tierra de la fuente de alimentación falle. La carga de trabajo de los métodos convencionales de perforación mecánica será 20 veces mayor que la de la tecnología no perforada.

In Diseño de Placa de circuito impreso, Aunque el tamaño de la almohadilla y el orificio disminuye gradualmente, if Espesor board layer is not proportionally reduced, La relación de aspecto del orificio aumentará, El aumento de la relación de aspecto del orificio reducirá la fiabilidad. Con la maduración de la tecnología avanzada de perforación láser y la tecnología de grabado en seco de plasma, Se pueden utilizar pequeños agujeros ciegos no penetrantes y pequeños agujeros enterrados. Si el diámetro de estos agujeros no penetrantes es 0.3 mm, El parámetro parasitario es de aproximadamente 1/10 del agujero convencional original, Esto aumenta Placa de circuito impreso. Debido a la tecnología no a través del agujero, Hay pocos agujeros grandes en la parte superior Placa de circuito impreso, Esto proporciona más espacio para el enrutamiento.

El espacio restante se puede utilizar para el blindaje a gran escala para mejorar el rendimiento EMI / RFI. Al mismo tiempo, se puede utilizar más espacio restante para la capa interna, el equipo parcialmente blindado y los cables de red clave para un rendimiento eléctrico óptimo. El uso de no - a través del agujero hace que el pin del dispositivo sea más fácil de soplar, hace que el cableado del dispositivo de pin de alta densidad (como el dispositivo de embalaje bga) sea más fácil, acorta la longitud del cableado, y satisface el requisito de tiempo del Circuito de alta velocidad.

5. Selección del orificio común Placa de circuito impreso

En el diseño general de Placa de circuito impreso, la Capacitancia parasitaria y la Inductancia parasitaria tienen poca influencia en el diseño de Placa de circuito impreso. Para el diseño de Placa de circuito impreso de 1 - 4 capas, por lo general 0,36. mm / 0,61 mm / 1,02 mm (perforación / almohadilla / zona de aislamiento de potencia) a través del agujero es mejor. Para algunas líneas de señal con requisitos especiales (como la línea de alimentación, la línea de tierra, la línea de reloj, Etc..), se puede seleccionar un orificio de 0,41 mm / 0,81 mm / 1,32 mm, o se pueden utilizar otros tamaños de acuerdo con la situación real.

6. Diseño del orificio en Placa de circuito impreso de alta velocidad

A través del análisis anterior de las características parasitarias del orificio, podemos ver que en el diseño de Placa de circuito impreso de alta velocidad, el orificio aparentemente simple a menudo traerá un gran impacto negativo en el diseño del circuito. Para reducir los efectos adversos causados por el efecto parasitario a través del agujero, se pueden realizar las siguientes operaciones en el diseño:

Elija un tamaño razonable del orificio. Para el diseño de Placa de circuito impreso de densidad general multicapa, es mejor utilizar 0,25 mm / 0,51 mm / 0,91 mm (perforación / almohadilla / zona de aislamiento de potencia) a través del agujero; Para algunos Placa de circuito impreso de alta densidad, 0,20 mm / 0,46 también se puede utilizar en MM / 0,86 mm a través del agujero, también se puede probar no a través del agujero; Para la fuente de alimentación o la tierra a través de agujeros, usted puede considerar el uso de un tamaño más grande para reducir la impedancia;

Considerando la densidad del orificio en el Placa de circuito impreso, cuanto mayor sea el área de aislamiento de potencia, mejor, por lo general D1 = D2 + 0,41 mm

La traza de la señal en el Placa de circuito impreso no debe modificarse en la medida de lo posible, es decir, el orificio debe reducirse en la medida de lo posible;

(4) The use of a thinner Placa de circuito impreso Es útil para reducir los dos parámetros parasitarios del orificio.

La fuente de alimentación y los pines de puesta a tierra se llevarán a cabo a través de agujeros cercanos. Cuanto más corto sea el plomo entre el orificio y el pin, mejor, ya que aumenta la Inductancia. Al mismo tiempo, la fuente de alimentación y los cables de puesta a tierra deben ser lo más gruesos posible para reducir la impedancia;

(6) Place some grounding vias near the vias of the signal layer to provide a short-distance loop for the signal. Por supuesto., specific issues need to be analyzed in detail when Diseñoing. Considerar el costo y la calidad de la señal, in high-speed Diseño de Placa de circuito impreso, Los diseñadores siempre quieren que el orificio sea más pequeño, Mejor, Para dejar más espacio de cableado en el tablero. Además, Cuanto más pequeño es el orificio, Cuanto menor es la Capacitancia parasitaria, Más adecuado para circuitos de alta velocidad. Alta densidad Placa de circuito impreso design, El uso de agujeros no a través y la reducción del tamaño de los agujeros a través traen consigo un aumento de los costos, Y el tamaño del orificio no puede reducirse infinitamente. Se ve afectada por: Placa de circuito impreso Proceso de perforación y galvanoplastia del fabricante. Las limitaciones técnicas se limitarán a: Diseño del orificio of high-speed Placa de circuito impresos.