PCB技術 - PCB回路基板バイアの信号伝送への影響は次の3点である

viaは重要なコンポーネントの一つです 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.

1. ビアの寄生容量

   
   

ビア自体は接地に寄生容量を有する. 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.

2、ビア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において、ビアの寄生インダクタンスに起因する害は、寄生容量の影響よりもしばしば大きい。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、電力層と接地層とを接続する際に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ので、ビアの寄生インダクタンスは指数関数的に増加する。

3. デザインによって 高速PCB

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。

1. コストと信号品質の両方を考慮すると、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を使用することによって、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. 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 PCBボード, それで, 不要なバイアを使用しないようにしてください.

信号層のビアの近くにいくつかの接地ビアを配置して、信号に最も近いループを提供する。PCBボード上に多数の冗長グランドビアを配置することも可能である。もちろん、デザインは柔軟である必要があります。先に説明したビアモデルは、各層にパッドがある場合である。時々、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さえできます。特にビアの密度が非常に高いとき、それはループを絶縁するために銅のレイヤーの壊れた溝の形成につながることができる。この問題を解決するために、ビアの位置を移動させることに加えて、ビアを銅層に配置することも考えられる。パッドサイズを小さくする。