PCB技術 - 設計技術による高速PCBボード

に デザイン 高速の プリント配線板, に通じをつけるデザイン 重要な要素です. 穴からなる, 穴の周りのパッド領域, パワー層の絶縁領域. 通常、つのタイプに分かれます：盲目の穴, 埋込み穴と貫通穴. イン PCBボードデザインプロセス, ビアの寄生容量と寄生インダクタンスの解析, 高速PCBに関するいくつかの注意事項ボードビアデザイン 要約.

現在, これ高速プリント配線板ボードの設計 s通信分野に広く応用され、コンピュータ, グラフィックスと画像処理, そして、すべてのハイテク付加価値電子製品設計は、低消費電力のような特徴を追求しています, 低電磁放射, 高信頼性, 小型化, 軽量. 上記の目標を達成するために, に通じをつけるデザイン 高速PCBの重要な要素の1つですボード デザイン.

1.経由

ビアは多層で重要な因子であるPCB設計.ビアは主に3つの部分から成る, 一つは穴です。もう一方は、穴の周りのパッド領域ですそして、第3はパワー層の絶縁領域である. ビアホールのプロセスは、中間層に接続される必要がある銅箔を接続するために、化学蒸着によって、バイアホールの孔壁の円筒面に金属層をプレートすることである, また、ビアホールの上下の辺を通常のパッドにすることで、上下のラインに直接接続することができる, または接続しない. ビアは電気的接続の役割を果たすことができる, 固定または位置決め装置. ビアの概略図を図1に示す.

図1：ビアの概略図

ビアは一般的に三つのカテゴリーに分かれている。

ブラインドホールは、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。穴の深さと穴の直径は、ある比率を超えない。

埋め込み穴は、回路基板の表面に延在しないプリント回路基板の内層に位置する接続孔を指す。

ブラインドおよび埋め込みホールは、回路基板の内側層に位置し、積層前にスルーホール形成プロセスによって完成し、ビアの形成中にいくつかの内部層を重ね合わせてもよい。スルーホールは、回路基板全体を通過することができ、内部相互接続またはコンポーネントのインストール位置決め孔として使用することができる。スルーホールは、プロセスにおいて実装しやすく、低コストであるため、一般的にプリント回路基板がスルーホールを使用する。ビアの分類を図2に示す。

図2：ビアの分類

VIAの寄生容量

ビア自身は接地に寄生容量を有する。ビアのグランド層の分離孔の直径をD 2とし、ビアパッドの直径をD 1、基板の厚さをTとし、基板基板の誘電率をEとすると、ビアの寄生容量はC＝1.41 ETD 1／（D 2−D 1）である。

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。

VIA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。

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。

非貫通ビア技術

非貫通ビアはブラインドバイアと埋込みビアを含む。非スルービア技術では、ブラインドビアと埋込みビアの適用は大幅にPCBのサイズと品質を減らすことができます、層の数を減らす、電磁両立性を改善し、電子製品の特性を向上させる、コストを削減し、また、デザインの作業をより簡単かつ迅速にすることができます。

従来のPCB設計および処理において、スルーホールは多くの問題をもたらすことができる。第1に、効果的な空間を占有し、第2に、多数のスルーホールが1箇所に密に充填され、多層PCBの内層配線に大きな障害となる。これらのスルーホールは配線に必要なスペースを占有し、電源とグランドを集中的に通過する。また、ワイヤ層の表面は、パワーグランドワイヤ層のインピーダンス特性を破壊し、パワーグランドワイヤ層を無効にする。また，従来のドリル加工法は非貫通穴技術の20倍になる。

PCBでは設計,パッドとビアのサイズは徐々に減少しているが, もし厚さ 板層は比例的に減少していない、スルーホールのアスペクト比が増加する, そして、スルーホールのアスペクト比の増加は、信頼性を減らす. 先端レーザ穴あけ技術とプラズマドライエッチング技術の成熟, 非貫通小孔と小さな埋込み孔を適用することが可能である. これらの非貫通ビアの直径が0であるならば.3 mm、寄生パラメータは約1.である/オリジナルの従来の穴の10，の信頼性を向上させる プリント配線板。非貫通ビア技術のために, 大きなビアはほとんどない PCB，ルーティングのためのより多くのスペースを提供できる.

残りのスペースは、EMI / RFIパフォーマンスを改善するために大面積のシールド目的のために使われることができます。同時に、より多くの残りのスペースは、それが最高の電気性能を持っているように、部分的にデバイスとキーネットワークケーブルをシールドするために内側の層に使用することができます。非貫通ビアの使用は、デバイスピンをファンアウトし、高密度ピンデバイス（BGAパッケージデバイスなど）を配線し、配線長を短くし、高速回路のタイミング要件を満たすことを容易にする。

通常の選択PCB基板

通常のPCB設計では、ビアの寄生容量と寄生インダクタンスはPCB設計にほとんど影響を与えない。1〜4層のPCB設計のために、一般に0.36 mm／0.61 mm／1.02 mmが選択されている（ドリル／パッド／パワー分離領域）ビアは良好である。特別な要件（電源ライン、グランドライン、クロックラインなど）のいくつかの信号線については、0.41 mm / 0.81 mm / 1.32 mmのビアを選択することができます、または実際の状況に応じて他のサイズを使用することができます.

高速基板PCBにおけるビアの設計

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。

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

電源分離領域が大きいほど、基板PCB上のビア密度を考慮すると、一般的にD 1＝D 2＋0.41 mmである。

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。

より薄いPCB基板を使用ビアの2.つの寄生パラメータを減らすことは有益である

電源ピンとグランドピンとを近接させる。バイアホール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

信号層のビア付近に接地ビアを配置し、信号に短距離ループを提供する。もちろん, 具体的な問題については詳細な分析が必要であるデザインing。コストと信号品質の両方を考慮する, 高速PCBでは設計, 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, 自身が寄生容量を小さくする, 高速回路に適している. 高密度で プリント配線板設計, 非貫通ビアの使用とビアのサイズの減少はコストの増加をもたらした, そして、ビアのサイズは無期限に減少できない. 影響を受ける プリント配線板メーカーのドリル加工と電気めっきプロセス. 技術的な制限は ビアデザイン 高速PCB。