Technologie PCB - Effet de la perforation de la carte PCB sur la transmission du signal

Le perçage est l'un des composants importants d'une carte PCB multicouche et le coût du perçage représente généralement 30 à 40% du coût de fabrication d'un PCB. En termes simples, chaque trou dans le PCB peut être appelé un trou de travers.

1. Capacité parasite des pores

Le via lui - même a une capacité parasite à la masse. Si l'on sait que le diamètre du trou isolé sur la couche de masse du trou percé est D2, le diamètre du plot percé est D1, l'épaisseur de la carte PCB est t et la permittivité diélectrique du substrat de la carte est, La capacité parasite de la porosité est de l'ordre de: C = 1,41 µtd1 / (D2 - D1) la capacité parasite de la porosité entraînera un allongement du temps de montée du signal et une diminution de la vitesse du circuit. Par example, pour un PCB de 50 mil d'épaisseur, si l'on utilise un trou de porosité de 10 mil de diamètre intérieur, de 20 mil de diamètre de Plot et de 32 mil de distance entre le Plot et la zone de cuivre à la masse, on peut utiliser la formule ci - dessus pour approximer le trou de porosité. La capacité parasite est approximativement: C = 1,41x4,4x0050x0020 / (0032 - 0020) = 0517 PF, Les variations de temps de montée induites par cette partie de la capacité sont: T10 - 90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2.2x0517x (55 / 2) = 31.28ps. De ces valeurs, on peut voir que si l'effet du retard de montée dû à la capacité parasite d'un seul Pore n'est pas évident, Les concepteurs doivent quand même y réfléchir attentivement s'ils utilisent plusieurs pores pour Commuter entre les couches dans une trace.

Deuxièmement, l'inductance parasite de la porosité

De même, il existe des capacités parasites ainsi que des porosités. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par l'inductance parasite de la porosité ont tendance à être plus importants que les effets de la capacité parasite. Son Inductance série parasite affaiblit la contribution du condensateur de dérivation, affaiblissant l'effet de filtrage de l'ensemble du système électrique. Nous pouvons simplement calculer l'inductance parasite approximative de la porosité avec la formule suivante: l = 5,08 H [Ln (4h / d) + 1] où l est l'inductance de la porosité, h la longueur de la porosité et d Le diamètre central de la porosité. Il ressort de la formule que le diamètre des pores sur - percés a moins d'influence sur l'inductance, tandis que la longueur des pores sur - percés a le plus d'influence sur l'inductance. Toujours en utilisant l'exemple ci - dessus, l'inductance de la porosité peut être calculée comme suit: l = 5,08 x 0050 [Ln (4x0050 / 0010) + 1] = 1015 NH. Si le temps de montée du signal est de 1 NS, son impédance équivalente est: XL = Íl / T10 - 90 = 3,19. Cette impédance n'est plus ignorée lorsqu'un courant haute fréquence passe. Il est à noter en particulier que lors de la connexion du plan d'alimentation et du plan de masse, le condensateur de dérivation doit traverser deux perçages, de sorte que l'inductance parasite des perçages augmente exponentiellement.

3. Conception de perçage dans le PCB à grande vitesse

Grâce à l'analyse ci - dessus des caractéristiques parasitaires des porosités, nous pouvons voir que dans la conception de PCB à grande vitesse, les porosités apparemment simples ont tendance à avoir un impact négatif important sur la conception du circuit. Afin de réduire les effets néfastes causés par les effets parasites des porosités excessives, on peut réaliser dans la conception:

1. Choisissez une taille raisonnable en tenant compte du coût et de la qualité du signal. Par exemple, pour une conception de carte PCB de module mémoire de 6 à 10 couches, il est préférable d'utiliser des trous de perçage de 10 / 20mil (perçage / PAD). Pour certaines plaques de petite taille à haute densité, vous pouvez également essayer d'utiliser 8 / 18mil. Le trou Dans les conditions techniques actuelles, il est difficile d'utiliser des pores plus petits. Pour une alimentation électrique ou un trou de mise à la terre, une taille plus grande peut être envisagée pour réduire l'impédance.

2. Les deux formules discutées ci - dessus peuvent conclure que l'utilisation d'un PCB plus mince est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasites de la porosité excessive.

3. Les broches d'alimentation et de mise à la terre doivent être percées à proximité et les broches entre les trous et les broches doivent être aussi courtes que possible, car elles augmentent l'inductance. Dans le même temps, les cordons d'alimentation et de mise à la terre doivent être aussi épais que possible pour réduire l'impédance.

4. Essayez de ne pas modifier le nombre de couches de traces de signal sur la carte PCB, c'est - à - dire essayez de ne pas utiliser de trous excessifs inutiles.

5. Placez quelques Vias à la terre près des Vias de la couche de signal pour fournir la boucle la plus proche pour le signal. Il est même possible de placer un grand nombre de trous de mise à la terre redondants sur la carte PCB. Bien sûr, le design doit être flexible. Le modèle de perçage discuté précédemment est le cas où il y a des plots sur chaque couche. Parfois, nous pouvons réduire ou même enlever le rembourrage de certaines couches. En particulier lorsque la densité de pores est très élevée, elle peut conduire à la formation de rainures de rupture de l'anneau de séparation dans la couche de cuivre. Pour résoudre ce problème, en plus de déplacer l'emplacement des pores, nous pouvons également envisager de placer les pores sur la couche de cuivre. La taille des plots est réduite.