PCBニュース - 多層PCBを貫通する方法

穿孔の基本概念

通し ホール (経由で) is 安 重要 pエーrt of <エー Href="エー_href_0" tエーrget="_blエーnk">多層PCB, エーnd the コスト of ドリル 穴 通常 アカウント for 30 % to 40 % of the コスト of PCB 板 メイキング. 単に プット, あらゆる ホール on エー PCB 缶 ビー 呼ばれる エー パス ホール. イン 用語 of 機能, the ホール 缶 ビー 分かれた インto 二つ カテゴリ 一つ is 使用 for the 電気 接続 の間 レイヤー The その他 is 使用 for デバイス 固定 or 位置決め. イン 用語 of the プロセス, これら スルーホール エーre 一般に 分かれた インto スリー カテゴリー, すなわち ブラインド 経由, 埋葬 経由 エーnd 通し 経由. ブラインド 穴 エーre ロケーション on the トップ エーnd 底 表面 of the 印刷 回路 板 安d 有 エー 確か 深さ for 接続 the 表面 回路 to the インナー 回路 下. The 深さ of the 穴 通常 ドゥes ない 超える エー 確か 比率 (（絞り）). 埋葬 穴 are 接続 穴 イン the インナー レイヤー of the 印刷 回路 板 あれ ドゥ ない 延長する to the 表面 of the 印刷 回路 板. The 二つ 種類 of 穴 are ロケーション イン the インナー レイヤー of the 回路 板, どちら is 完成 そば the 貫通穴 モールディング プロセス 以前 ラミネーション, and 数 インナー レイヤー 五月 ビー o

verlapped 中 the 形成 of the 貫通穴.

スルーホールと呼ばれる第3のタイプは、回路基板全体を貫通し、内部相互接続に使用することができるか、または部品のための穴を取り付け、位置決めすることができる。スルーホールは、この工程で実装が容易であるため、コストが低く、他の2種類のスルーホールではなく、プリント回路基板の大半が使用される。以下の貫通孔は、特別な説明がない場合、貫通孔と考えられる。

設計上の観点から、貫通穴は主に中央部のドリル穴であり、他方はドリル穴の周りのパッド領域である。これらの2つの部品のサイズは、スルーホールのサイズを決定する。明らかに、高速で高密度のPCBの設計では、設計者は常にホールをできるだけ小さくし、このサンプルはより多くの配線スペースを残すことができ、加えて、より小さなホールは、自身の寄生容量が小さく、高速回路に適している。しかし、穴のサイズが減少すると同時にコストが増加し、穴の大きさを制限せずに削減することはできませんが、ドリル（ドリル）とメッキ（メッキ）と他の技術によって制限されます：穴が小さく、ドリルにかかるほど、それが中心から逸脱するのは簡単です孔の深さが穴の直径の6倍以上になると，孔壁の均一な銅めっきを保証できない。例えば、通常の6層PCBボードの厚さ（スルーホール深さ）が50ミルである場合、PCB製造者は通常の条件下で8 milの孔径を提供することができる。レーザ穴あけ技術の開発により，穴あけの寸法も小さく，小さくすることができる。一般的に、穴の直径は6ミリ以下であり、マイクロホールと呼ぶ。マイクロホールは、HディーI（高密度相互接続構造）設計でしばしば使用される。マイクロホール技術は、穴をパッド（パッドで）を直接打つことができます。そして、それは回路性能を大いに改善して、配線スペースを節約します。

The 通し-ホール on the 伝送 lインe is a ブレイク ポイント of インピーダンス discontインuity, どちら 意志 原因 the 反射 of the シグナル. 一般に, the 等価 インピーダンス of the 通し-ホール is アバウト 12 % 下 than thアット of the 伝送 lインe. For 例, the インピーダンス of the 50オーム 伝送 ライン 意志 decreASe そば 6 オーム 時 it pASses 通し the 通し-ホール (the 具体的 is 関連 to the サイズ of the 通し-ホール and the プレート 厚さ, ない decreASed). Ho我々ver, the 反射 ca使用 そば the 不連続性 of インピーダンス 通し the ホール is 実際に 非常に 小さい, and ITS 反射 係数 is のみ :(44-50)/(44+50)=0.06. The 問題 ca使用 そば the ホール are その他 foc使用 on the 影響 of parASitic 静電容量 and インductance.

寄生する 静電容量 and インductance 通し the ホール

The 寄生する 迷走する 静電容量 存在する イン the ホール ITSelf. If the 直径 of the 溶接 抵抗 z一つ of the ホール on the 敷設 レイヤー is D 2, the 直径 of the 溶接 パッド is D 1, the 厚さ of the PCB 板 is T, and the 誘電体 定数 of the 基板 is 淋, the 寄生する 静電容量 of the ホール is およそ C = 1.Td 1/(（d 2−d 1）).

The メイン 効果 of 寄生する 静電容量 on the 回路 is to 延長する the シグナル ライズ 時間 and 減らす the 回路 スピード. For 例, for a PCB 板 with a 厚さ of 50ミル, if the 直径 of the 貫通穴 パッド is 20ミル (the 直径 of the boreホール is 10Mils) and the 直径 of the 半田 ブロック is 40ミル, 我々 缶 近似 the 寄生する 静電容量 of the 貫通穴 そば the フォーミュラ 上記: C = 1.41 x 4.4 x 0.050 x 0.020/(0.040 - 0.020)=0.31 pF The ライズ 時間 チェンジ 原因 そば the コンデンサ is 概して T 10 - 90 = 2.2C(Z0/2)=2.2 x 0.31x(50/2)=17.0.05 ps

これらの値から、1つのホールの寄生容量が上昇遅延とスローダウンにおける影響が明らかでないが、配線中の層間スイッチングに複数の孔を使用する場合、複数のホールが使用され、設計上慎重に考慮すべきであることが分かる。実用的な設計では、寄生容量を増加させることによって低減することができる

distance ビーt我々en the ホール and the 銅 layインg ゾーン (anti-パッド) or そば 削減 the 直径 of the パッド.

イン the デザイン of 高速 デジタル 回路, the 寄生する インductance of the 通し-ホール is その他 有害 than あれ of the 寄生する 静電容量. ITS 寄生する シリーズ インductance 意志 弱める the 貢献 of そばpASs 静電容量 and 減らす the フィルタリング 効果iveness of the 全体 パワー システム. 我々 缶 単に 計算 the 寄生する インductance of a 通し-ホール 近似 使用 the followインg 経験的 フォーミュラ エル = 5.08h[ln(4h/d)+1] どこ L 参照 to the インductance of the through-ホール, h is the 長さ of the through-ホール, and D is the 直径 of the セントラル ホール. It 缶 ビー 見る から the 方程式 あれ the 直径 of the ホール hAS リトル 効果 on the インductance, でも the 長さ of the ホール hAS an 効果 on the inductance. 使用 the 上記 例 再び, the inductance アウト of the ホール 缶 ビー 計算 AS L = 5.08 x 0.050[ln(4x050/0.010)+1]= 1.015 nh. If the シグナル ライズ 時間 is 1 ns, then the 等価 インピーダンス サイズ is XL = 1/T 10 - 90 = 3.19 ω. この インピーダンス 缶ない ビー 無視 in the 存在 of 高い 頻度 カレント. イン 特別, the そばパス コンデンサ hAS to pASs through 二つ 穴 to 接続 the 供給 レイヤー to the 形成, こうして 倍加 the 寄生する inductance of the ホール.

スリー, ハウ to 用途 the ホール

通し the 上記 分析 of the 寄生する 特徴 of the スルーホール, 我々 缶 参照 あれ in 高速 PCB デザイン, the 一見 シンプル through-穴 しばしば もたらす グレート 否定 効果 to the 回路 デザイン. イン order to 減らす the 逆 効果 of the 寄生する 効果 of the ホール, we 缶 トライ to ドゥ AS follows in the デザイン:

1. 考慮 the コスト and シグナル 品質, a 妥当 ホール サイズ is 選択. If 必要, 考慮する 使用 異なる サイズs of 穴. For 例, for パワー or グラウンド ケーブル, 考慮する 使用 より大きい サイズs to 減らす インピーダンス, and for シグナル 配線, 用途 小さい 穴. Of コース, AS the ホール サイズ 減少, the 対応 コスト 意志 増加.

2. The 二つ 数式 論じた 上記 ショー あれ the 用途 of シンナー PCB 板 ヘルプ to 減らす the 二つ 寄生する パラメータ of the 穿孔.

3. The シグナル 配線 on the PCB 板 should ない チェンジ レイヤー AS ファー as 可能, あれ is to 言う, do ない 用途 盲に提灯 穴 as ファー as 可能.

4. The ピン of the パワー 供給 and the グラウンド should ビー ドリルed in the 最寄り ホール, and the リード ビーtween the ホール and the ピン should ビー as ショート as 可能. 複数 貫通穴s 缶 ビー 考慮 in 並列 to 減らす 等価 inductance.

5. いくつか グラウンド ホールs are 配置 近 the シグナル 層化 穴 to 提供する a クローズ ループ for the シグナル. あなた 缶 イーブン プット いくつか エキストラ グラウンド ホールs in the PCB.

6. For 高速 PCB 板s with 高い 密度, マイクロ-ホールs 缶 ビー 考慮.