PCB 블로그 - PCB의 오버홀

오버홀은 다층 PCB 보드의 중요한 구성 요소 중 하나이며, 드릴링 비용은 일반적으로 PCB 보드 생산 비용의 30~40% 를 차지합니다.간단히 말해서, PCB의 각 구멍을 오버홀이라고 할 수 있습니다.

1. 기능적인 측면에서 볼 때 오버홀은 다음과 같은 두 가지 유형으로 나눌 수 있습니다.

1) 레이어 간의 전기 연결로 사용됩니다.

2) 디바이스를 고정하거나 위치를 지정하는 데 사용됩니다.

공예로 말하자면, 이러한 오버홀은 일반적으로 블라인드 오버홀, 매몰 오버홀, 관통 오버홀 등 세 종류로 나뉜다.

블라인드 구멍은 인쇄 회로 기판의 위쪽 및 아래쪽 표면에 위치하며 표면 회로와 아래쪽 내부 회로를 연결하는 데 사용되는 깊이가 있으며 일반적으로 구멍의 깊이는 일정한 비율 (지름) 을 초과하지 않습니다.

삽입식 오버홀은 인쇄회로기판 내부에 있는 연결 구멍으로 회로기판 표면까지 확장되지 않습니다.위의 두 유형의 구멍은 보드의 내부 레이어에 있으며 레이어를 누르기 전에 구멍을 통해 프로세스를 형성합니다.구멍이 생성되는 동안 여러 내부 레이어가 중첩될 수 있습니다.

세 번째 유형은 내부 상호 연결 또는 어셈블리 장착용 구멍으로 사용할 수 있는 전체 보드를 통과하는 통과 구멍이라고 합니다.대부분의 인쇄 회로 기판은 공정에서 구멍 뚫기가 쉽고 비용이 적게 들기 때문에 다른 두 구멍 대신 구멍 뚫기를 사용합니다.달리 명시되지 않는 한, 아래에 언급된 구멍은 모두 구멍으로 간주됩니다.설계 각도에서 볼 때, 오버홀은 주로 두 부분으로 구성되어 있는데, 한 부분은 중간의 드릴링이고, 다른 한 부분은 아래 그림과 같이 드릴링 주위의 패드 영역이다.이 두 부분의 크기가 오버홀 크기를 결정합니다.분명히, 고속 고밀도 PCB 보드의 설계에서 설계자는 항상 너무 작은 구멍일수록 좋으며, 이렇게 하면 보드에 더 많은 배선 공간을 남길 수 있습니다.또한 구멍이 작을수록 자체 기생 용량이 많아진다. 구멍이 작을수록 고속 회로에 적합하다.그러나 구멍 치수의 감소는 비용 증가를 가져오며 구멍을 통과하는 치수는 무한히 감소할 수 없습니다.이는 드릴링과 전기도금 등 공예기술의 제한을 받는다. 구멍이 작을수록 드릴링이 많고 소요시간이 길수록 중심을 벗어나기 쉽다.구멍의 깊이가 드릴 지름의 6배를 초과하면 구멍 벽에 균일한 구리 도금이 보장되지 않습니다.예를 들어, 일반 6단 PCB 보드의 두께(구멍 통과 깊이)는 약 50Mil이므로 PCB 보드 제조업체가 제공하는 구멍의 지름은 8Mil에 불과합니다.

2.구멍을 통과하는 기생용량구멍 자체는 땅에 기생용량을 가지고 있다.접지층에 구멍이 뚫린 분리구의 지름이 D2, 구멍이 뚫린 용접판의 지름이 D1, PCB 보드의 두께가 T인 것으로 알려진 경우 보드 기판의 개전 상수는 다음과 같습니다.구멍이 뚫린 기생용량은 C=1.41μTD1/(D2-D1) 구멍이 뚫린 기생용량이 회로에 미치는 주요 영향은 신호의 상승 시간을 연장하고 회로의 속도를 낮추는 것이다.

예를 들어, 두께가 50Mil인 PCB 보드의 경우 내부 지름이 10Mil, 용접판 지름이 20Mil인 오버홀을 사용하고 용접판과 접지 구리 영역 사이의 거리가 32Mil인 경우 위의 공식을 통해 오버홀과 비슷할 수 있습니다.기생 용량은 매우 거칠다:

C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.032-0.020）=0.517pF，

이 부분의 커패시터로 인한 상승 시간 변화는 다음과 같습니다.

T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2x0.517x（55/2）=31.28ps。

이러한 값에서 볼 수 있듯이, 단일 구멍을 통과하는 기생 용량으로 인한 상승과 지연의 영향은 그다지 뚜렷하지 않지만, 만약 흔적선에서 구멍을 여러 번 사용하여 층 사이를 전환한다면, 설계자는 여전히 자세히 고려해야 한다.

3.구멍을 통과하는 기생 전감은 유사하다.구멍을 통과하는 잡산 용량에도 기생 전감이 있다.고속 디지털 회로의 설계에서 구멍을 통과하는 기생 전감이 초래하는 위해는 왕왕 기생 용량의 영향보다 크다.그 기생 직렬 전감은 바이패스 콘덴서의 기여를 약화시키고 전체 전력 시스템의 필터 효과를 떨어뜨린다.우리는 구멍의 근사 기생 전감을 쉽게 다음 공식으로 계산할 수 있습니다: L = 5.08h [ln (4h/d) + 1]

여기서 L은 오버홀의 감전이고 h는 오버홀의 길이이며 d는 중심 드릴의 지름입니다.공식에서 볼 수 있듯이 구멍을 통과하는 지름은 감각에 미치는 영향이 매우 작지만 구멍을 통과하는 길이는 감각에 영향을 준다.위의 예에서 볼 수 있듯이, 구멍을 통과하는 감응은 L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH로 계산할 수 있습니다. 신호의 상승 시간이 1ns이면 해당 임피던스는 XL=ÍL/T10-90=3.19입니다. 고주파 전류가 통과할 때 이 임피던스는 더 이상 무시되지 않습니다.전원층과 접지층을 연결할 때 바이패스 콘덴서는 두 개의 구멍을 통과해야 하므로 구멍을 통과하는 기생 전기 감각이 배가된다는 점에 유의해야 한다.

4.고속 PCB 보드의 과공 설계위의 과공 기생 특성에 대한 분석을 통해, 우리는 고속 PCB 보드의 설계에서 간단해 보이는 과공이 종종 회로 설계에 큰 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.부정적인 영향.오버홀 기생 효과로 인한 악영향을 줄이기 위해 설계에서 가능한 한 많은 시도를 할 수 있습니다.

1) 비용과 신호 품질을 고려하여 합리적인 크기의 오버홀을 선택합니다.예를 들어, 6-10 레이어 엔클로저 PCB 보드 설계의 경우 10/20Mil(드릴/용접 디스크)을 사용하여 구멍을 통과하는 것이 좋습니다.일부 고밀도 소형 보드의 경우 8/18Mil을 사용해 보십시오.구멍을 통과하다.현재 기술 조건에서는 작은 오버홀을 사용하기가 어렵습니다.전원 공급 장치나 접지 구멍의 경우 임피던스를 줄이기 위해 더 큰 크기를 사용하는 것이 좋습니다.

2) 위에서 논의한 두 공식에서 더 얇은 PCB 보드를 사용하면 구멍을 통과하는 두 기생 매개변수를 줄이는 데 도움이 된다는 결론을 얻을 수 있습니다.

3) PCB에서 신호 흔적선의 레이어를 변경하지 않는 것이 좋습니다. 즉, 불필요한 오버홀을 사용하지 않는 것이 좋습니다.

4) 전원 공급 장치 및 접지의 핀은 가능한 한 드릴 구멍에 가까워야 합니다.오버홀과 핀 사이의 지시선은 전기 감각을 증가시키기 때문에 짧을수록 좋습니다.이와 동시에 전원과 접지의 지시선은 될수록 두꺼워 임피던스를 줄여야 한다.

5) 신호 변경 레이어의 오버홀 근처에 일부 접지 오버홀을 배치하여 신호에 짧은 반환 경로를 제공합니다.심지어 PCB에 일부 이중 접지 구멍을 많이 배치할 수도 있습니다.물론 디자인에도 유연성이 필요하다.각 레이어에 용접 디스크가 있는 경우 앞에서 설명한 오버홀 모델은 일부 레이어에서 용접 디스크를 줄이거나 제거할 수 있습니다.특히 구멍을 통과하는 밀도가 매우 높은 경우 이로 인해 구리 층에 회로 차단기가 형성될 수 있습니다.이 문제를 해결하기 위해 구멍의 위치를 이동하는 것 외에도 구멍을 구리 레이어에 배치하는 것을 고려할 수 있습니다.PCB 보드의 용접 디스크 크기가 줄어듭니다.