PCB 블로그 - PCB 보드 구멍을 통과하는 기생 용량 및 기생 감지

1. 통과

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.기능적으로 구멍 통과는 레이어와 레이어 간의 전기 연결에 사용되는 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.다른 하나는 기기 고정 또는 위치 지정에 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.설계의 관점에서 볼 때, 오버홀은 주로 다음 그림과 같이 중간 구멍과 구멍 주위의 용접판 영역의 두 부분으로 구성됩니다.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 제한 없이 감소할 수 없습니다.구멍 드릴링 및 전기 도금과 같은 공예 기술의 제한을 받습니다. 구멍이 작을수록 구멍을 드릴하는 데 더 많은 시간이 걸립니다.시간이 길수록 중심 위치에서 벗어나기 쉽습니다.구멍의 깊이가 드릴링 지름의 6배를 초과하는 경우 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 불과할 정도로 매우 작습니다.

2. 과공 기생용량

공혈 자체는 땅에 기생용량을 가지고 있다.접지층에 구멍이 뚫린 분리구의 지름이 D2, 구멍이 뚫린 용접판의 지름이 D1, PCB 보드의 두께가 T, 보드 기판의 개전 상수가 인 것으로 알려진 경우구멍이 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.기생용량은 C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF로 이 부분의 용량으로 인한 상승시간 변화는 T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2) = 31.28ps,설계자는 구멍이 흔적선의 층 사이를 전환하는 데 여러 번 사용되었는지 자세히 고려해야 한다.

3. 과공 기생 감지

이와 유사하게 기생 전감은 구멍을 통과한 기생 용량과 함께 존재한다.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.구멍을 통과하는 지름은 감각에 큰 영향을 주지 않지만, 구멍을 통과하는 길이는 감각에 큰 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.특히 전원층과 접지층을 연결할 때 바이패스 콘덴서가 두 개의 구멍을 통과해야 구멍을 통과하는 기생 전감이 배로 증가한다는 점에 유의해야 한다.

4. 고속 PCB 보드의 오버홀 설계

이상의 과공 기생 특성에 대한 분석을 통해, 우리는 고속 PCB 판의 설계에서 간단해 보이는 과공이 종종 회로 설계에 큰 부정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.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 메모리 모듈 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 닫힌 반환 경로를 제공합니다.심지어 PCB 보드에 일부 이중 접지 구멍을 많이 배치할 수도 있습니다.물론 디자인에도 유연성이 필요하다.앞에서 설명한 오버홀 모델은 각 레이어에 용접 디스크가 있는 경우이며, 때로는 특정 레이어에서 용접 디스크를 줄이거나 제거할 수도 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 PCB 플레이트 구멍을 구리 레이어에 배치하는 것을 고려할 수 있습니다.용접 디스크 크기가 줄어듭니다.