PCB技術 - 高速PCB基板設計

高速PCB多層基板, 相互接続ラインの1つのレイヤーから相互接続ラインの他のレイヤーまでのシグナル伝送は、ビアを通して接続される必要がある. 周波数が1 GHzより低いとき, viasは接続に良い役割を果たすことができます. その寄生容量およびインダクタンスは無視できる.

これ高速PCB基板周波数が1 GHzより高いとき, ビアの寄生効果は信号の完全性に無視できない. この時に, ビアは伝送路上の不連続インピーダンスブレークポイントとして現れる, これはシグナルの反射を引き起こす, 遅延, 減衰. と他のシグナル完全性問題.

信号がビアホールを介して別の層に伝達されると、信号線の基準層もビアホール信号の戻り経路となり、容量結合を介してリファレンス層間に戻り電流が流れ、グランドバウンス等の問題が生じる。

経由

ビアは一般に3つのカテゴリーに分けられる。スルーホール、ブラインドホール、および埋め込みホール。

ブラインドホール：プリント回路基板の上面と底面に位置し、表面回路と内部回路の接続に使用される特定の深さで、孔の深さと穴の直径は、通常、ある比率を超えない。

埋め込み孔：プリント基板の内側層に位置する接続孔を指し、回路基板の表面には延びない。

スルーホール：この種のホールは、回路基板全体を通過して、内部の相互接続またはコンポーネントインストール位置決め穴として使うことができます。スルーホールは、処理が容易で低コストであるため、一般にプリント配線板に使用される。

ビアの寄生容量

ビア自身は接地に寄生容量を有する。ビアのグランド層上の分離孔の直径がD 2である場合、ビアパッドの直径はD 1、PCBの厚さはTであり、基板基板の比誘電率は5μである。

C = 1.41は、TD 1 /（D 2 - D 1）です

回路にビアホールの寄生容量の主な効果は、信号の立ち上がり時間を長くし、回路の速度を低下させることである。容量値が小さいほど効果が小さい。

ビアの寄生インダクタンス

ビア自身は寄生インダクタンスを有する。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による害は寄生容量の影響よりも多い。ビアの寄生直列インダクタンスはバイパスコンデンサの機能を弱め、電力系統全体のフィルタ効果を弱める。Lがビアのインダクタンス、Hがビアの長さ、Dが中心孔の直径である場合、ビアの寄生インダクタンスは以下のようになる。

l = 5.08 hは、

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。

デザインによって高速PCB

高速PCB設計では、一見単純なビアはしばしば回路設計に大きな負の効果をもたらす。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）合理的なサイズを選ぶ。多層一般密度PCB設計のために、それは0.25 mm / 0.51 mm / 0.91 mm（穴をあけられた穴/パッド/力隔離域）を使うほうがよいです;いくつかの高密度PCBのために、0.20 mm / 0.46もmm / 0.86 mmのビアのために使われることもできます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

2）電源分離領域が大きいほど、PCB上のビア密度を考慮すると、一般的に、D1＝D2＋0.41；

3）PCB上の信号トレースをできるだけ変更してはならない。すなわち、ビアをできるだけ小さくしなければならない。

4）より薄いPCBの使用は、ビアの2つの寄生パラメータを減少させるのに役立つ。

5）電源ピン及びグランドピンはビアに近い。バイアとピンとの間のリード線は、インダクタンスを増加させるので、より短い。同時に、電源および接地リードは、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

6）信号層のビアの近くにいくつかの接地ビアを配置し、信号の短い距離ループを提供する。

これ高速プリント配線板イン 追加＃ツイカ＃ビアの長さは、ビアのインダクタンスに影響する主要な要因の1.つでもある. 上下層に使用されるバイアホールについて, ビア長は プリント配線板厚さ. 数の連続的な増加のために プリント配線板レイヤー, PCB厚さはしばしば5 mm以上に達する. しかし, イン 高速PCB設計, バイアに起因する問題を減らすために, ビアの長さは、一般に2.0 mm 以上の長さのバイア用2.0mm，ビアのアパーチャを増加させることによって、ビアインピーダンスの連続性をある程度改善することができる. ビア長が1.のとき.0 mm以下, 最高バイアホール直径はです0.20 mm～0.30 mm。