Blogue PCB - Capacité parasitaire et inductance parasitaire du PCB à travers le trou

1. Adoption

Le trou de traverArt. eArt.t l'une des parties importantes de la structure multicouche PCB board, Les coûts de forage représentent généralement de 30 à 4.0% des coûts de forage. PCB board Production. En bref, Chaque trou sur un PCB peut être appelé un trou à travers. Du point de vue fonctionnel, Les trous de travers peuvent être divisés en deux types: l'un est utilisé pour la connexion électrique entre les couches; Un autre pour la fixation ou le positionnement de l'équipement. En termes de processus, Ces trous sont généralement classés en trois catégories:, C'est - à - dire aveugle à travers le trou, Trou de passage enfoui, Et à travers le trou. Les trous aveugles sont situés en haut et en bas de la carte de circuit imprimé, Il y a une certaine profondeur., Utilisé pour relier la boucle de surface à la boucle interne sous - jacente, and the depth of the hole usually does not exceed a certain ratio (diameter). Par trou de raccordement enfoui, on entend un trou de raccordement situé à l'intérieur d'une carte de circuit imprimé., Il ne s'étend pas à la surface de la carte de circuit. Les deux types de trous décrits ci - dessus sont situés dans la couche interne de la carte de circuit et sont complétés par un processus de formation de trous avant le laminage.. Pendant la formation du trou de travers, Plusieurs couches intérieures peuvent se chevaucher. Le troisième type est appelé trou de travers, Il traverse toute la carte de circuit et peut être utilisé pour l'interconnexion interne ou comme trou de position de montage pour les composants. Parce que les trous de travers sont plus faciles à réaliser sur le plan technologique et moins coûteux, La plupart des circuits imprimés l'utilisent au lieu des deux autres types de trous. Sauf indication contraire, les trous de travers suivants sont considérés comme des trous de travers:. Du point de vue de la conception, Le trou de travers se compose principalement de deux parties:, L'un est le trou du milieu., L'autre est la zone du PAD autour du trou, Comme le montre la figure ci - dessous:. La taille de ces deux parties détermine la taille du trou de travers. De toute évidence,, Dans la conception haute vitesse et haute densité PCB boards, Les concepteurs veulent toujours des trous plus petits, C'est mieux., Afin de laisser plus d'espace de câblage sur la carte de circuit. En outre, Plus le trou est petit, Plus sa capacité parasitaire est grande, plus elle est petite, Plus applicable aux circuits à grande vitesse. Cependant,, La réduction de la taille des trous entraîne également une augmentation des coûts., Et la taille du trou ne peut pas être réduite indéfiniment. Il est limité par des techniques de forage et de galvanoplastie: plus le trou est petit, Plus la formation est longue. Plus le temps est long, Plus il est facile de s'écarter de la position centrale; Lorsque la profondeur du trou dépasse 6 fois le diamètre du trou foré, Le placage uniforme du cuivre sur la paroi du trou n'est pas garanti. Par exemple:, Épaisseur normale de 6 couches PCB board (through hole depth) is about 50Mil, Par conséquent, le diamètre du trou est déterminé par PCB board Le fabricant est très petit et ne peut atteindre que 8 Mils.

2. Capacité parasitaire à travers le trou

Le trou lui - même a une capacité parasitaire au sol. Si le diamètre du trou d'isolement à travers le trou dans la formation de mise à la terre est connu comme étant D2, le diamètre de la plaque de soudure à travers le trou est D1, l'épaisseur de la plaque de PCB est t et la constante diélectrique de la plaque de base est µ, La capacité parasitaire à travers le trou est similaire à C = 1,41 μ. Par exemple, pour une planche à PCB d'une épaisseur de 50 mil, si vous utilisez un trou de travers de 10 mil de diamètre intérieur et 20 mil de diamètre de pad, et que la distance entre PAD et la zone de cuivre de mise à la terre est de 32 mil, vous pouvez approximation du trou de travers par la formule ci - dessus. La capacité parasitaire est approximativement: C = 141x4,4x0 050x0 20. / (0032 - 00200) = 0517pf, et le temps de montée causé par cette partie de la capacité est: T10 - 90 = 2,2c (Z0 / 2) = 2,2 X0 517 X (55 / 2) = 31,28ps. Il ressort de ces valeurs que, bien que l'effet d'une augmentation lente causée par la capacité parasitaire d'un seul passage ne soit pas évident, le concepteur devrait examiner attentivement si le passage est utilisé pour passer d'une couche à l'autre plus d'une fois dans la trace.

3. Inductance parasitaire à travers le trou

De même, l'inductance parasitaire existe avec la capacité parasitaire à travers le trou. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par l'inductance parasitaire à travers le trou sont plus importants que ceux causés par la capacité parasitaire. Son inductance parasitaire en série affaiblira la contribution du condensateur de dérivation et réduira l'effet de filtrage de l'ensemble du système d'alimentation. Le diamètre du trou de travers a moins d'influence sur l'inductance, tandis que la longueur du trou de travers a plus d'influence sur l'inductance. Toujours en utilisant l'exemple ci - dessus, l'inductance à travers le trou peut être calculée comme suit: l = 508x0050 [Ln (4x0.05 / 0010) 1] = 1015nh. Si le temps de montée du signal est de 1 NS, son impédance équivalente est XL = Ïl / T10 - 90 = 3,19 Ïl. Cette impédance ne peut plus être ignorée lorsque le courant à haute fréquence passe. Lors de la connexion de la couche d'alimentation et de la couche de mise à la terre, le condensateur de dérivation doit passer par deux trous de passage, ce qui multiplie l'inductance parasitaire des trous de passage.

4. Conception du trou de travers sur la carte PCB à grande vitesse

Grâce à l'analyse ci - dessus des caractéristiques parasitaires du trou de travers, nous pouvons voir que dans la conception de PCB à grande vitesse, le trou de travers apparemment simple a souvent un grand impact négatif sur la conception de circuits. Afin de réduire les effets néfastes des effets parasitaires à travers les trous, vous pouvez essayer de concevoir autant que possible:

Compte tenu du coût et de la qualité du signal, choisir un trou de travers de taille raisonnable. Par exemple, pour une conception de carte PCB d'enceinte de niveau 6 - 10, il est préférable d'utiliser 10 / 20mil (Drill / PAD) à travers le trou. Pour certaines cartes compactes à haute densité, vous pouvez également essayer 8 / 18mil. Par le trou. Dans les conditions techniques actuelles, il est difficile d'utiliser des trous plus petits. Pour l'alimentation électrique ou les trous de mise à la terre, envisager d'utiliser des dimensions plus grandes pour réduire l'impédance.

À partir des deux formules discutées ci - dessus, nous pouvons conclure que l'utilisation d'une carte PCB plus mince est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasitaires du trou de passage.

Essayez de ne pas changer la couche de la trace du signal sur le PCB, c'est - à - dire essayez de ne pas utiliser de trous de passage inutiles.

Les broches d'alimentation électrique et de mise à la terre doivent être aussi proches que possible du forage. Plus les fils entre les trous de travers et les broches sont courts, mieux c'est parce qu'ils augmentent l'inductance. En même temps, les conducteurs d'alimentation électrique et de mise à la terre doivent être aussi épais que possible afin de réduire l'impédance.

5) Place some grounded Par trou near the vias where the signal changes layers to provide a close return path for the signal. Peut - être même PCB board Beaucoup.. Bien sûr., flexibility is also required in the Conception. Le modèle de trou de travers discuté précédemment est le cas où chaque couche a un pad, Parfois, Nous pouvons réduire ou même enlever les Pads de certaines couches. Surtout si la densité des pores est très élevée, Cela peut entraîner la formation de disjoncteurs sur la couche de cuivre. Pour résoudre ce problème, En plus de déplacer la position à travers le trou, Nous pourrions également envisager PCB board Trou de travers dans la couche de cuivre. Réduction de la taille du PAD.