PCB技術 - PCBプリント基板の方法

一つVIAの基本概念

viaは重要なコンポーネントの一つです 多層PCB プリント回路基板, 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, あらゆる穴 プリント基板 は、. 機能の観点から, ビアは、2つのカテゴリーに分けられることができます：1つは、層の間の電気接続のために使われます;もう一方は、装置を固定または位置決めするために使用される. PCBプロセスの展望から, これらのビアは一般に3つのカテゴリーに分けられる, ブラインドビアス, 埋没ビアとビア. ブラインドビアは、プリント回路基板の上面および底面に位置し、ある深さを有する. これらは、表面線と下の内側の線を接続するために使用されます. The depth of the hole usually does not exceed a certain ratio (aperture). 埋め込みホールは、プリント回路基板の内側層に位置する接続孔を指す, これは回路基板の表面には及ばない. 上記2つのタイプのホールは、回路基板100の内側層に位置する, そして、積層前にスルーホール形成プロセスによって完成する, そして、ビアの形成の間、いくつかの内部層が重なってもよい. 番目のタイプは貫通穴と呼ばれます, これは、回路基板全体を貫通し、内部配線用または位置決め用穴を取り付ける部品として使用することができる. スルーホールは、プロセスで実装しやすく、コストが低いので, プリント回路基板のほとんどは、他の2種類のスルーホールの代わりに使用する. 次のバイアホール, 別途, ビアホールと見なされる.

プリント基板のビアホール

設計視点から, ビアは主に2つの部分から成る, 一つは中央のドリル穴です, もう一方はドリルの周りのパッドエリアです. これらの2つの部品のサイズは、ビアのサイズを決定する. . 明らかに, 高速で, 高密度PCB設計, 設計者は常にバイアホールが小さいことを望みます, より良い, より多くの配線スペースがボードに残ることができるように. 加えて, ビアホールは小さい, それ自身の寄生容量. より小さい, より高速な回路に適している. しかし, ホールサイズの縮小もコストの増加をもたらす, そして、ビアのサイズは無期限に減少できない. それは穴加工やめっきなどのプロセス技術によって制限される, より困難な穴加工プロセスの一層の穴あけ, 長くかかる, そして、それは中心位置から逸脱することは簡単です穴の深さが穴の直径の6倍を超えるとき, 穴壁が銅で均一にめっきされることを保証することは不可能である. 例えば, the thickness of a normal 6-layer PCB board (through hole depth) is about 50Mil, だから、一般的な最小掘削直径 PCBメーカー 提供することができますのみ.

二つ。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 プリント基板 はTですか, 基板の基板誘電率は定数である, 次に、ビアの寄生容量は、以下のようになる。

C = 1.41は、TD 1 /（D 2 - D 1）です

回路のビアの寄生容量の主な効果は、信号の立ち上がり時間を延長し、回路の速度を低下させることである。例えば、50 milの厚さのPCBでは、内径10 mil、パッド径20ミルのビアを用い、パッドとグランド銅領域との距離を32 milとすれば、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C＝1.41×4である。4 x 0050 x 0020／（0.032−0.020）＝0.517 pF、容量のこの部分による立ち上がり時間の変化は、T 10−90＝2.2 C（Z 0／2）＝2.2×0である。517 x（55 / 2）= 31.28 ps。これらの値から分かるように、1つのビアの寄生キャパシタンスに起因する立ち上がり遅延の影響は明らかではないが、ビアが層間に切り替わるためにトレースに複数回使用される場合、設計者は慎重に考慮すべきである。

三つ。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。

l = 5.08 h [ ln ( 4 h / d )+ 1 ]

ここで、Lはビアのインダクタンス、Hはビアの長さ、Dは中心孔の直径である。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。