PCB Tecnico - Il motivo per cui la distorsione del segnale è spesso ignorata nella progettazione del circuito stampato PCB

Nel corso degli anni, gli ingegneri hanno sviluppato diversi metodi per affrontare il rumore che causa la distorsione del segnale digitale ad alta velocità nella progettazione del circuito stampato PCB. Man mano che la tecnologia di progettazione avanza con i tempi, aumenta anche la nostra complessità tecnica per affrontare queste nuove sfide. Attualmente, la velocità dei sistemi di progettazione digitale è misurata in GHz e le sfide causate da questa velocità sono molto più grandi che in passato. Poiché la velocità di bordo è misurata in picosecondi, qualsiasi discontinuità di impedenza, induttanza o interferenza di capacità influenzerà negativamente la qualità del segnale. Sebbene ci siano varie fonti che possono causare interferenze di segnale, una fonte speciale e spesso trascurata è vias.

Pericoli nascosti in vie semplici

L'interconnessione ad alta densità (HDI), i circuiti stampati di conteggio ad alto livello e i segnali via foro del backplane/scheda centrale spessi saranno influenzati da più jitter, attenuazione e tasso di errore del bit più alto (BER), con conseguente danneggiamento dei dati all'estremità ricevente. Interpretazione sbagliata.

Prendi il backplane e la scheda figlia come esempi. Quando si incontrano discontinuità di impedenza, l'attenzione è sui connettori tra queste schede e la scheda madre. Normalmente, questi connettori sono molto abbinati in termini di impedenza, e la discontinuità in realtà proviene dalla via.

Man mano che la velocità dei dati aumenta, aumenta anche la quantità di distorsione causata dal foro placcato attraverso la struttura (PTH), solitamente ad una velocità esponenziale molto superiore all'incremento della velocità dei dati rilevante. Ad esempio, la distorsione di un PTH via a 6.25Gb/s è solitamente più del doppio della distorsione prodotta a 3.125Gb/s.

La presenza di strati indesiderati tramite estensione stub sullo strato inferiore e superiore fa sì che le vie mostrino discontinuità di impedenza inferiore. Un modo per gli ingegneri di superare la capacità extra di questi vias è ridurre al minimo la loro lunghezza, riducendo così la loro impedenza. Questa è l'origine della perforazione posteriore.

Utilizzare la tecnologia di perforazione posteriore

Rimuovendo i resti di via, la perforazione posteriore è stata ampiamente considerata come un metodo semplice ed efficace per ridurre al minimo l'attenuazione del segnale del canale. Questa tecnica è chiamata perforazione a profondità fissa e utilizza attrezzature di perforazione tradizionali a controllo numerico (NC). Allo stesso tempo, la tecnologia può essere applicata a qualsiasi tipo di circuito stampato, non solo una scheda spessa come un backplane.

Rispetto alla via originale, la punta di trapano utilizzata nel metodo di perforazione posteriore ha un diametro leggermente più grande per rimuovere i tasselli del conduttore inutili. La punta del trapano è solitamente 8mil più grande del trapano principale, ma molti produttori possono soddisfare le specifiche più rigorose.

Va ricordato che la distanza tra la traccia e l'aereo deve essere abbastanza grande da garantire che la procedura di retroperforazione non penetri tracce e aerei vicini. Per evitare di penetrare tracce e piani, la spaziatura consigliata è di 10mil.

In generale, ci sono molti vantaggi nella riduzione della lunghezza di via stubs attraverso la perforazione posteriore, tra cui:

Diminuire il jitter deterministico per ordini di grandezza, con conseguente minor tasso di errore del bit.

Ridurre l'attenuazione del segnale attraverso una migliore corrispondenza dell'impedenza.

Ridurre l'interferenza elettromagnetica / radiazione di compatibilità elettromagnetica dallo stub e aumentare la larghezza di banda del canale.

Ridurre la modalità di eccitazione di risonanza e la conversazione incrociata tra vias.

Con costi di produzione inferiori rispetto alla laminazione sequenziale, l'influenza del design e del layout è ridotta al minimo.

Comunicare l'intento di progettazione attraverso la perforazione posteriore

Con l'uso frequente della tecnologia di retroforatura nelle applicazioni di interconnessione ad alta densità e progettazione ad alta velocità, questo metodo porta anche problemi di affidabilità. Alcuni dei problemi includono la mancanza di linee guida di progettazione, tolleranze di produzione e come garantire che l'intento di progettazione sia ben comunicato all'unità produttiva.

Quindi, come fate a garantire che il vostro produttore disponga di tutte le informazioni necessarie per le vie di destinazione retroforate e i componenti placcati a foro passante? Come tenere traccia di più livelli di specifiche retroforate durante tutto il processo di progettazione?

Infatti, ciò che serve è molto semplice: un semplice strumento di configurazione visiva integrato nelle regole di progettazione, che consente di specificare diverse configurazioni di trapano posteriore per l'oggetto selezionato. Quindi, è possibile lasciare il software che sa quali vias hanno bisogno di back-drilling per aiutarvi a fare il lavoro.