PCBニュース - PCB回路基板のビアは信号伝送に影響する

PCB回路基板 vias affect signal transmission

Via is one of the important components of 多層PCB回路基板, そして、掘削のコストは、通常、PCB製造コストの30 %から40 %を占めている. 簡単に言えば, PCB上のすべての穴をビアと呼ぶことができる.

一つ, parasitic capacitance of vias

The via itself has a parasitic capacitance to the ground. ビアの接地層上の分離孔の直径がD 2であることが知られている場合, ビアパッドの直径はD 1である, 厚さ PCBボード はTですか, 基板基板の誘電率は, ビアの寄生容量の大きさは、およそ：C＝1である.Td 1/(D2-D1) The parasitic capacitance of the via will cause the circuit to prolong the rise time of the signal and reduce the speed of the circuit. 例えば, 厚さ50 milのPCBのために, 内径10 mil及びパッド直径20ミルのビアを使用する場合, パッドと接地銅領域との距離は32 milである, 次に、上記の式を用いてビアを近似することができ、寄生容量は大きく、C＝1である.41 x 4.4 x 0.050 x 0.020/(0.032 - 0.020)=0.517 pF, キャパシタンスのこの部分に起因する立ち上がり時間の変化は以下である.2C(Z0/2)=2.2 x 0.517x(55/2)=31.28 ps. これらの値から、単一ビアの寄生容量に起因する立ち上がり遅延の影響は明らかではない, ビアが層の間で切り替わるトレースで複数回使用されるなら, デザイナーは慎重に考慮すべきである.

VIAの寄生インダクタンス

同様に、ビアの寄生容量と共に寄生インダクタンスが存在する。高速デジタル回路の設計では、ビアの寄生インダクタンスが寄生容量よりも多くの損傷を引き起こすことが多い。その寄生直列インダクタンスはバイパスコンデンサの貢献を弱めて、全体の電力システムのフィルタリング効果を弱めます。単にビアのインダクタンス、Hはバイアの長さ、Dは中心の直径である。ビアの直径はインダクタンスに小さい影響を与え、ビアの長さはインダクタンスに最大の影響を与えることが式から分かる。なお、上記の例を用いて、ビアのインダクタンスをL＝5.08 x 0と算出することができる。050［Ln（4×0.050／0.010）＋1］＝1.015 nH。信号の立ち上がり時間が1 nsであれば等価インピーダンスとなる。このようなインピーダンスは、高周波電流が通過すると無視されることはない。バイパスコンデンサは、電源プレーンと接地面とを接続するときに2つのビアを通過する必要があることに注意しなければならない。

高速PCBの設計

ビアの寄生特性の解析により，高速pcb設計において，一見単純なビアは，回路設計に大きな負の効果をもたらすことが多い。ビアの寄生効果による悪影響を低減するためには、以下のように設計することができる。

コストと信号品質の2つの側面から、合理的なサイズを選択します。例えば、6−10層のメモリモジュールのPCB設計の場合、10／20ミル（ドリル／パッド）ビアを使用する方がよい。いくつかの高密度小型ボードの場合は、8 / 18ミルを使用することもできます。ホール.現在の技術条件下では、より小さなバイアを使用することは困難である。電源または接地のために、あなたはインピーダンスを減らすためにより大きなサイズを使うことを考慮することができます。

上記の2つの式は、より薄いPCBの使用が、ビアの2つの寄生パラメータを減少させるのに有益であると結論付けられる。

3 .電源ピンとグランドピンを近くでドリルし、インダクタンスを大きくするので、ビアとピンとの間のリード線はできるだけ短くするべきである。同時に、電源および接地リード線は、インピーダンスを減らすためにできるだけ厚くなければならない。

4 . PCBボード上の信号トレースの層を変更しないようにしてください。

5. 信号層チェンジャーのビアの近くにいくつかの接地されたビアを配置し、信号の最寄りのループを提供する. その上に多数の余分な地面のビアを置くことさえ可能です PCBボード. もちろん, デザインは柔軟でなければならない. 前に議論されたビアモデルは、各層にパッドがある場合です. 時々, 我々はいくつかの層のパッドを減らすか、あるいは取り除くことができる. 特にビアの密度が非常に高いとき, 銅層のループを分離するブレーク溝の形成につながり得る. この問題を解決する, の位置を移動するに加えて, ビア層にビアを配置することも考えられる. パッドサイズを小さくする.