PCB 기술 - HDI 보드에 구멍이 뚫렸을 때 주의해야 할 사항

오버홀은 다층 PCB 회로 기판의 중요한 부품 중 하나이며, 드릴링 비용은 일반적으로 PCB 제조 비용의 30~40% 를 차지합니다.간단히 말해서 HDI 보드의 각 구멍을 오버홀이라고 할 수 있습니다.

기능적 관점에서 볼 때 오버홀은 다음과 같은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

레이어 간의 전기 연결로 사용

두 번째는 장치 복구 또는 위치 지정

공정상 이러한 오버홀은 일반적으로 세 종류로 나뉘는데 그것이 바로 블라인드, 매입식 오버홀, 통공이다. 블라인드는 인쇄회로기판의 상면과 하면에 위치하며 일정한 깊이를 가지고 있다.서피스 선과 아래 내부 선을 연결하는 데 사용됩니다.일반적으로 구멍의 깊이는 일정한 축척 (구멍 지름) 을 초과하지 않습니다.

매몰구멍은 인쇄회로기판 내부에 있는 연결 구멍으로 회로기판 표면까지 확장되지 않습니다.위의 두 유형의 구멍은 회로 기판의 내부 레이어에 있으며 레이어를 누르기 전에 구멍 통과 프로세스를 통해 완료되며 구멍 통과 프로세스에서 여러 내부 레이어가 중첩될 수 있습니다.

내부 상호 연결 또는 컴포넌트로 배치 구멍을 설치하는 데 사용할 수 있는 전체 보드 통과 구멍입니다.대부분의 인쇄 회로 기판은 공정에서 구멍 뚫기가 쉽고 비용이 적게 들기 때문에 다른 두 가지 유형의 구멍 대신 구멍 뚫기를 사용합니다.별도의 규정이 없는 한 다음 오버홀은 오버홀이 됩니다.설계의 관점에서 볼 때, 오버홀은 주로 두 부분으로 구성되어 있는데, 한 부분은 중간의 드릴링이고, 다른 한 부분은 드릴링 주위의 패드 영역이다.이 두 부분의 크기가 오버홀 크기를 결정합니다.고속, 고밀도 HDI 보드를 설계할 때 사람들은 항상 구멍이 작을수록 좋기를 바라며, 이렇게 하면 보드에 더 많은 배선 공간을 남길 수 있다.또한 구멍이 작을수록 그 자체의 기생용량이 커진다.부피가 작아 고속 회로에 더 적합하다.그러나 구멍 치수의 감소는 비용 증가를 가져오며 구멍을 통과하는 치수는 무한히 감소할 수 없습니다.이는 드릴링과 전기도금 등 공예기술의 제한을 받는다. 드릴링이 작을수록 드릴링 시간이 길고 중심 위치에서 쉽게 벗어난다.구멍의 깊이가 드릴링 지름의 6배를 초과하면 구멍 벽에 균일하게 구리를 도금할 수 있다는 보장이 없습니다. 예를 들어, 일반적인 6층 PCB 보드의 두께(구멍 통과 깊이)가 50Mil이면 정상적인 경우 PCB 제조업체가 제공할 수 있는 구멍의 지름은 8Mil에 불과합니다.레이저 드릴 기술이 발전함에 따라 구멍의 크기는 점점 작아질 수 있다.일반적으로 지름이 6Mil보다 작거나 같은 오버홀을 마이크로홀이라고 합니다.오버홀은 일반적으로 HDI(고밀도 상호 연결 구조) 설계에 사용됩니다.icrovia 기술은 용접 디스크에서 직접 펀치 (용접 디스크 펀치) 를 할 수 있으므로 회로 성능이 크게 향상되고 케이블 연결 공간이 절약됩니다.오버홀은 전송 라인에서 불연속 브레이크에 저항하는 것으로 나타나며 이는 신호 반사를 일으킵니다.일반적으로 오버홀 임피던스는 전송선의 임피던스보다 약 12% 낮습니다.예를 들어, 50옴 전송선의 임피던스는 구멍을 통과할 때 6옴 감소합니다 (구체적으로 구멍을 통과하는 크기와 두께와 관련이 있으며 감소하는 것이 아닙니다).그러나 임피던스 불연속으로 인해 발생하는 반사는 실제로 매우 작으며 반사 계수는 (44-50) / (44+50) = 0.06에 불과합니다.구멍을 뚫어 생긴 문제는 기생용량과 전감에 더 많이 집중된다.영향

과공 기생 용량

구멍을 통과하는 자체는 땅에 기생용량을 가지고 있다.알려진 구멍의 접지층에 있는 분리 구멍의 지름이 D2, 구멍 용접판의 지름이 D1, PCB 보드의 두께가 T, 보드 기판의 개전 상수가구멍을 통과하는 기생용량은 C=1.41μTD1/(D2-D1) 구멍을 통과하는 기생용량이 회로에 미치는 주요 영향은 신호의 상승 시간을 연장하고 회로의 속도를 낮추는 것이다. 예를 들어 두께가 50Mil인 PCB의 경우 내경이 10Mil, 용접판 지름이 20Mil인 과공을 사용하면그리고 용접판과 접지 구리 영역 사이의 거리가 32Mil이면 우리는 상식을 사용하여 구멍과 비슷할 수 있다. 기생용량은 대체적으로 C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF이 이 부분의 용량으로 인한 상승시간의 변화는 T10-90=2.2C(Z0/2) = 2.2x0.517x(55/2)이다.개별 구멍이 뚫린 기생용량으로 인한 상승 지연의 영향은 뚜렷하지 않지만 흔적선에서 구멍을 여러 차례 사용해 층 사이를 전환했다면 HDI 보드 제조업체는 설계자에게 꼼꼼히 고려하라고 당부했다.고속 디지털 회로의 설계에서 구멍을 통과하는 기생 전감이 초래하는 위해는 왕왕 기생 용량의 영향보다 크다.그것의 기생 직렬 전감은 바이패스 콘덴서의 기여를 약화시키고 전체 전력 시스템의 필터 효과를 약화시킨다. 우리는 다음과 같은 공식을 사용하여 구멍의 기생 전감을 간단하게 계산할 수 있다: L = 5.08h [ln (4h/d) + 1] 그중 L은 구멍을 통과하는 전감이고 h는 구멍을 통과하는 길이이며 d는 중심구멍의 직경이다.공식에서 볼 수 있듯이 구멍을 통과하는 지름은 전감에 대한 영향이 매우 작지만 구멍을 통과하는 길이는 전감에 영향을 미친다.

위의 예에서 볼 수 있듯이, 구멍을 통과하는 감응은 L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.1015nHI 신호의 상승 시간이 1ns이면 등가 임피던스는 XL=ÍL/T10-90=3.19 고주파 전류가 통과할 때 더 이상 무시되지 않습니다.특히 주의해야 할 점은 바이패스 커패시터는 전원층과 접지층을 연결할 때 두 개의 과공을 통과해야 하는데, 이렇게 하면 과공의 기생 전기 감각이 두 배로 증가한다. 고속 PCB의 과공 설계는 상기 과공 기생 특성에 대한 분석을 통해 고속 PCB 설계에서단순해 보이는 오버홀은 종종 회로 설계에 큰 부정적인 영향을 줄 수 있습니다.

구멍을 통과하는 기생 효과로 인한 악영향을 줄이기 위해 설계에서 가능한 한 다음과 같은 몇 가지를 할 수 있습니다.

비용과 신호 품질을 고려하여 합리적인 크기를 선택하여 통과합니다.예를 들어, 6-10 레이어 메모리 모듈 PCB 설계의 경우 10/20Mil(드릴/용접 디스크)을 사용하여 구멍을 통과하는 것이 좋습니다.밀도가 높은 작은 보드의 경우 8/18Mil을 사용해 보십시오.구멍현재 기술 조건에서는 작은 오버홀을 사용하기가 어렵습니다.전원 공급 장치나 접지 구멍의 경우 임피던스를 줄이기 위해 더 큰 크기를 사용하는 것이 좋습니다.

위에서 논의한 두 공식은 더 얇은 PCB를 사용하면 구멍을 통과하는 두 개의 기생 매개변수를 줄이는 데 도움이 된다는 결론을 내릴 수 있습니다.

전원과 접지의 핀은 부근에 구멍을 뚫어야 하고, 구멍과 핀 사이의 핀은 가능한 한 짧아야 한다. 왜냐하면 그것들은 전기 감각을 증가시키기 때문이다.또한 전원 공급 장치와 접지 지시선은 가능한 한 두꺼워 임피던스를 줄여야 합니다.HDI 보드의 신호 흔적선은 가능한 한 많이 변경되어서는 안 되며, 이는 불필요한 오버홀을 가능한 한 줄여야 한다는 것을 의미합니다.

신호층의 구멍 부근에 접지의 구멍을 놓아 신호에 폐쇄 고리를 제공한다.심지어 PCB 보드에 대량의 이중 접지 구멍을 배치할 수도 있다.물론 디자인은 유연해야 합니다.앞서 설명한 오버홀 모델은 각 레이어에 용접 디스크가 있는 경우입니다.때때로 우리는 일부 층의 패드를 줄이거나 심지어 제거할 수 있다.

특히 구멍을 통과하는 밀도가 매우 높을 경우 구리 레이어에 분리 루프가 형성되는 끊어진 노치가 발생할 수 있습니다.이 문제를 해결하기 위해 구멍의 위치를 이동하는 것 외에도 구멍을 구리 레이어에 배치하는 것을 고려할 수 있습니다.용접 디스크의 크기가 줄어듭니다.오버홀 사용 방법: 위의 오버홀 기생 특성을 분석해보면 고속 PCB 설계에서 간단해 보이는 오버홀 사용이 잘못되면 회로 설계에 큰 부정적인 영향을 미치는 경우가 많다는 것을 알 수 있습니다.