PCB技術 - プリント回路基板VIAの信号伝送への影響

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、通常のコストの30 %から40 %を占めている PCB製造. 簡単に言えば, あらゆる穴 PCB は、.

VIA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 is T, 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, のために PCB 50ミルの厚さで, 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.

第二に、ビアの寄生インダクタンス

同様に, ビアと共に寄生容量がある. のデザインで 高速ディジタル回路, ビアの寄生インダクタンスに起因する損傷は、寄生容量の影響よりも多い. 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るでしょう. 単にビアの近似的な寄生インダクタンスを以下の式で計算することができる。.08h[ln(4h/d)+1] where L refers to the inductance of the via, hはビアの長さです, そして、Dは穴の直径の中心です. 式から、ビアの直径がインダクタンスに小さい影響を及ぼすことが分かる, そして、ビアの長さは、インダクタンス. 上記の例を使用する, ビアのインダクタンスは、以下のように計算することができる。.08 x 0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015 nh. 信号の立ち上がり時間が1 nsであるならば, その等価インピーダンスは以下である。/T 10 - 90 = 3.19厘. 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ない. 電源プレーンとグランドプレーンを接続するとき、バイパスコンデンサが2つのビアを通過する必要があるという事実に特に注意しなければならない, ビアの寄生インダクタンスが指数関数的に増加するように.

3. Via デザイン in 高速PCB

ビアの寄生特性の上記の分析を通して, we can see that in 高速PCB設計, 一見単純なビアはしばしば大きな負の効果をもたらす 回路設計. ビアの寄生効果による悪影響を低減するために, the following can be done in the デザイン:

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 . 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. 信号のために最寄りのループを提供するために信号層のビアの近くにいくつかの接地されたビアを配置する. 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.