Notizie PCB - Vias per la progettazione di circuiti stampati ad alta velocità PCB

Vias per la progettazione di circuiti stampati PCB ad alta velocità Attualmente, la progettazione di circuiti stampati PCB ad alta velocità è ampiamente utilizzata nei campi della comunicazione, del computer, della grafica e dell'elaborazione delle immagini. Tutti i progetti di prodotti elettronici ad alto valore aggiunto stanno perseguendo basso consumo energetico, bassa radiazione elettromagnetica, alta affidabilità, miniaturizzazione, peso leggero, ecc. Per raggiungere gli obiettivi di cui sopra, tramite la progettazione è un fattore importante nella progettazione PCB ad alta velocità. Consiste del foro, dell'area del pad intorno al foro e dell'area di isolamento dello strato POWER, che di solito sono divisi in tre tipi: foro cieco, foro sepolto e foro passante. Nel processo di progettazione del circuito stampato PCB, attraverso l'analisi della capacità parassitaria e dell'induttanza parassitaria della via, vengono riassunte alcune precauzioni nella progettazione del PCB ad alta velocità via.

1. Via

Vias sono un fattore importante nella progettazione di circuiti stampati multistrato. Una via è composta principalmente da tre parti, una è il foro; l'altro è l'area del pad intorno al foro; e la terza è l'area di isolamento dello strato POWER. Il processo del foro passante consiste nel placcare uno strato di metallo sulla superficie cilindrica della parete del foro passante del foro passante mediante deposizione chimica per collegare la lamina di rame che deve essere collegata agli strati medi e i lati superiori e inferiori del foro passante sono fatti in cuscinetti ordinari La forma può essere collegata direttamente con le linee sui lati superiori e inferiori, o non collegata. Vias può svolgere il ruolo di dispositivi di connessione elettrica, fissaggio o posizionamento.

I vias sono generalmente divisi in tre categorie: fori ciechi, fori sepolti e fori passanti.

Foro cieco: Si trova sulla superficie superiore e inferiore del circuito stampato con una certa profondità ed è utilizzato per il collegamento del circuito superficiale e del circuito interno sottostante. La profondità del foro e il diametro del foro di solito non superano un certo rapporto.

Foro sepolto: si riferisce al foro di collegamento situato nello strato interno del circuito stampato, che non si estende alla superficie del circuito stampato.

Entrambi i fori ciechi e sepolti sono situati nello strato interno del circuito stampato e sono completati da un processo di formazione del foro passante prima della laminazione e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione del via.

Foro passante: Questo tipo di foro passa attraverso l'intero circuito stampato e può essere utilizzato per l'interconnessione interna o come foro di posizionamento dell'installazione del componente. Poiché i fori passanti sono più facili da implementare nel processo e costi inferiori, generalmente i circuiti stampati utilizzano fori passanti.

2. Capacità parassitica di vias

La via stessa ha capacità parassitaria di terra. Se il diametro del foro di isolamento sullo strato di terra della via è D2, il diametro del pad via è D1, lo spessore del PCB è T e la costante dielettrica del substrato della scheda è ε, quindi la capacità parassitaria della via è simile a:

C=1,41εTD1/(D2-D1)

L'effetto principale della capacità parassitaria del foro via sul circuito è quello di prolungare il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito. Più piccolo è il valore di capacità, minore è l'effetto.

3. Induttanza parassitica dei vias

La via stessa ha induttanza parassitaria. Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, il danno causato dall'induttanza parassitaria della via è spesso maggiore dell'influenza della capacità parassitaria. L'induttanza di serie parassitaria della via indebolirà la funzione del condensatore bypass e indebolirà l'effetto filtrante dell'intero sistema di alimentazione. Se L si riferisce all'induttanza della via, h è la lunghezza della via, e d è il diametro del foro centrale, l'induttanza parassitaria della via è approssimativamente: L=5.08h[ln(4h/d)+1]

Si può vedere dalla formula che il diametro della via ha una piccola influenza sull'induttanza e la lunghezza della via ha la maggiore influenza sull'induttanza.

4. Non-through via tecnologia

I vias non-through includono vias ciechi e vias sepolti.

Nella tecnologia non-through, l'applicazione di vias ciechi e vias sepolti può ridurre notevolmente le dimensioni e la qualità dei PCB, ridurre il numero di strati, migliorare la compatibilità elettromagnetica, aumentare le caratteristiche dei prodotti elettronici, ridurre i costi e anche rendere il lavoro di progettazione più semplice e veloce. Nella progettazione e nell'elaborazione tradizionali del PCB, attraverso i fori porterà molti problemi. In primo luogo, occupano una grande quantità di spazio efficace e, in secondo luogo, un gran numero di fori passanti sono densamente imballati e causano anche enormi ostacoli al cablaggio interno del PCB multistrato. Questi fori passanti occupano lo spazio necessario per il cablaggio e passano intensamente attraverso l'alimentazione elettrica e il terreno. La superficie dello strato di filo distruggerà anche la caratteristica di impedenza dello strato di filo di terra di potere e renderà inefficace lo strato di filo di terra di potere. E il metodo meccanico convenzionale di perforazione sarà 20 volte il carico di lavoro della tecnologia del foro non passante.

Nella progettazione PCB, sebbene le dimensioni dei pad e dei vias siano state gradualmente ridotte, se lo spessore dello strato della scheda non è ridotto proporzionalmente, il rapporto di aspetto del foro passante aumenterà e l'aumento del rapporto di aspetto del foro passante ridurrà l'affidabilità. Con la maturità della tecnologia avanzata di perforazione laser e della tecnologia di incisione a secco al plasma, è possibile applicare piccoli fori ciechi non penetranti e piccoli fori sepolti. Se il diametro di questi vias non penetranti è di 0,3 mm, i parametri parassitari saranno circa 1/10 del foro convenzionale originale, il che migliora l'affidabilità del PCB.

A causa della tecnologia non-through via, ci sono poche vie di grandi dimensioni sul PCB, che possono fornire più spazio per il routing. Lo spazio rimanente può essere utilizzato per scopi di schermatura di grandi aree per migliorare le prestazioni EMI/RFI. Allo stesso tempo, più spazio rimanente può essere utilizzato anche per lo strato interno per schermare parzialmente il dispositivo e i cavi di rete chiave, in modo che abbia le migliori prestazioni elettriche. L'uso di vias non-through rende più facile la ventola dei pin del dispositivo, rendendo facile instradare dispositivi pin ad alta densità (come i dispositivi confezionati BGA), accorciando la lunghezza del cablaggio e soddisfacendo i requisiti di temporizzazione dei circuiti ad alta velocità.

5. Tramite selezione in PCB ordinario

Nella progettazione ordinaria del PCB, la capacità parassitaria e l'induttanza parassitaria della via hanno poco effetto sulla progettazione del circuito stampato del PCB. Per la progettazione del circuito stampato PCB a 1-4 strati, 0.36mm/0.61mm/1.02mm (foro forato/pad/area di isolamento POWER) tramite fori sono migliori, alcune linee di segnale speciali (come linee elettriche, linee di terra, linee di orologio, ecc.) possono scegliere i viali da 0.41mm/0.81mm/1.32mm, o altre dimensioni possono essere selezionati in base alla situazione reale dei viali.

6. Via progettazione in circuito stampato ad alta velocità PCB

Attraverso l'analisi di cui sopra delle caratteristiche parassitarie dei vias, possiamo vedere che nella progettazione di PCB ad alta velocità, vias apparentemente semplici spesso portano grandi effetti negativi alla progettazione del circuito. Al fine di ridurre gli effetti avversi causati dagli effetti parassitari dei vias, nel disegno si possono fare quanto segue:

(1) Scegliere un ragionevole via dimensione. Per la progettazione PCB della densità generale dei circuiti stampati multistrato PCB, è meglio utilizzare 0.25mm / 0.51mm / 0.91mm (fori perforati / pad / area di isolamento POWER) vias; per alcuni PCB ad alta densità, 0,20 può essere utilizzato anche. Per i vias con mm/0.46mm/0.86mm, si può anche provare vias non-through; per via di alimentazione o messa a terra, è possibile prendere in considerazione l'utilizzo di una dimensione più grande per ridurre l'impedenza;

(2) Più grande è l'area di isolamento POWER, meglio è, considerando la densità di via sul PCB, generalmente D1 = D2 + 0,41;

(3) Il cablaggio del segnale sul circuito stampato PCB non dovrebbe essere cambiato il più possibile, il che significa che i vias dovrebbero essere ridotti il più possibile;

(4) L'uso di un PCB più sottile è utile per ridurre i due parametri parassitari della via;

(5) Il potere e i perni di terra dovrebbero essere vicini ai vias. Più breve è il cavo tra i vias e i perni, meglio è, perché aumenteranno l'induttanza. Allo stesso tempo, i cavi di potenza e terra dovrebbero essere il più spessi possibile per ridurre l'impedenza;

(6) Posizionare alcuni vias di messa a terra vicino ai vias dello strato del segnale per fornire un ciclo a breve distanza per il segnale.

Naturalmente, questioni specifiche devono essere analizzate in dettaglio durante la progettazione. Considerando ampiamente sia i costi che la qualità del segnale, nella progettazione PCB ad alta velocità, i progettisti sperano sempre che più piccolo è il foro passante, meglio è, in modo che più spazio di cablaggio possa essere lasciato sulla scheda. Inoltre, più piccolo è il foro di via, suo proprio Più piccola è la capacità parassitaria, più adatto per circuiti ad alta velocità. Nella progettazione di circuiti stampati PCB ad alta densità, l'uso di vias non passanti e la riduzione delle dimensioni dei vias ha portato ad un aumento dei costi e le dimensioni dei vias non possono essere ridotte indefinitamente. È influenzato dalla perforazione e dalla perforazione dei produttori di circuiti stampati. I limiti della galvanizzazione e di altre tecnologie di processo dovrebbero essere presi in considerazione in modo equilibrato nella progettazione di PCB via ad alta velocità.