PCB 기술 - 구멍을 통해 전체 회로 기판이 손상되지 않도록 하십시오.

오버홀은 다중 레이어 PCB의 중요한 구성 요소 중 하나입니다.드릴링 비용은 일반적으로 PCB 제조 비용의 30~40% 를 차지합니다.간단히 말해서, PCB의 각 구멍을 오버홀이라고 할 수 있습니다.

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

레이어 간의 전기 연결로 사용합니다.장치 고정 또는 위치 지정프로세스의 경우 이러한 오버홀은 일반적으로 다음과 같은 세 가지 범주로 나뉩니다.

맹공 매입식 과공 관통식 과공 맹공

인쇄 회로 기판의 위쪽 및 아래쪽 표면에 위치하며 표면 회로와 아래쪽 내부 회로를 연결하는 데 사용되는 깊이가 있습니다.일반적으로 구멍의 깊이는 일정한 축척 (구멍 지름) 을 초과하지 않습니다.

매공

이는 인쇄회로기판 내부에 있는 연결 구멍으로 회로기판 표면까지 확장되지 않습니다.위의 두 유형의 구멍은 보드의 내부 레이어에 있으며 레이어를 누르기 전에 구멍 통과 프로세스를 통해 완료되며 구멍을 통과하는 동안 여러 내부 레이어를 중첩할 수 있습니다.

통공

이 구멍은 전체 보드를 통과하며 내부 상호 연결 또는 컴포넌트로 배치 구멍을 설치할 수 있습니다.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 있습니다.

드릴링 드릴링 주위의 용접판 영역 두 부분의 크기에 따라 오버홀 크기가 결정됩니다.분명히 고속, 고밀도의 PCB 설계에서 설계자는 항상 구멍이 작을수록 좋으며, 이렇게 하면 보드에 더 많은 배선 공간을 남길 수 있다.또한 구멍이 작을수록 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. 구멍이 작을수록 드릴링이 많고 소요시간이 길수록 중심위치에서 쉽게 벗어난다.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 제조업체가 제공할 수 있는 최소 드릴 지름은 8Mil에 불과합니다.레이저 드릴 기술이 발전함에 따라 구멍의 크기는 점점 작아질 수 있다.일반적으로 지름이 6Mils보다 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.

과공이 신호 전송에 미치는 영향: 기생 용량과 기생 감각

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 구멍의 크기 및 두께와 관련이 있으며 절대 감소는 아닙니다).그러나 통과 구멍의 불연속 임피던스로 인한 반사는 실제로 매우 작습니다.반사 계수는 (44-50) / (44+50) = 0.06에 불과합니다.구멍을 뚫어 생긴 문제는 기생용량과 전감에 더 많이 집중된다.영향

구멍을 통과하는 자체는 기생 잡산 용량을 가지고 있다.알려진 구멍의 접지층에 있는 용접재 마스크의 지름이 D2, 구멍 통과 용접판의 지름이 D1, PCB 보드의 두께가 T이고 보드 기판의 개전 상수가 Isla µ인 경우 구멍 통과 기생 용량은 다음과 비슷합니다.

C=1.41*섬 *T*D1/(D2-D1)

과공 기생 용량이 회로에 미치는 주요 영향은 신호의 상승 시간을 연장하고 회로의 속도를 낮추는 것이다.예를 들어, 두께가 50Mil인 PCB의 경우 오버홀 용접 디스크의 지름이 20Mil(구멍의 지름은 10Mil)이고 용접 마스크의 지름이 40Mil이면 위의 공식을 사용하여 오버홀 크기와 비슷할 수 있습니다. 기생 용량은 다음과 같습니다.

C=1.41*4.4*0.050*0.020/（0.040-0.020）=0.31pF

이 부분의 용량으로 인한 상승 시간의 변화량은 대체로 다음과 같다.

T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2*0.31*（50/2）=17.05ps

이러한 값에서 볼 수 있듯이, 단일 구멍을 통과하는 기생 용량으로 인한 상승 지연의 영향은 그다지 뚜렷하지 않지만, 흔적선에서 구멍을 여러 번 사용하여 층 사이를 전환하면 여러 구멍이 사용됩니다.설계는 반드시 자세하게 고려해야 한다.실제 설계에서는 오버홀과 구리 영역 (백 용접 디스크) 사이의 거리를 늘리거나 용접 디스크의 지름을 줄여 기생 용량을 줄일 수 있습니다.

구멍을 통과하면 기생 용량과 기생 감각이 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 약화시킨다.우리는 다음과 같은 경험 공식을 사용하여 구멍의 기생 감각을 간단하게 계산할 수 있습니다.

L=5.08*h*[ln（4*h/d）+1]

여기서 L은 오버홀 감전이고 h는 오버홀 길이이며 d는 중심 구멍 지름입니다.

공식에서 볼 수 있듯이 구멍을 통과하는 지름은 전감에 대한 영향이 비교적 적지만 구멍을 통과하는 길이는 전감에 대한 영향력이 가장 크다.위 예제에서는 구멍을 통과하는 감전을 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

L=5.08*0.050*[ln（4x0.050/0.010）+1]=1.015nH

신호의 상승 시간이 1ns이면 해당 임피던스는 다음과 같습니다.

XL=2ÍL/T=6.37

이 임피던스는 고주파 전류가 통과할 때 더 이상 무시할 수 없습니다. 특히 전원 평면과 접지 평면을 연결할 때 바이패스 콘덴서가 두 개의 구멍을 통과해야 합니다. 이렇게 하면 구멍을 통과하는 기생 감각이 기하급수적으로 증가합니다.

구멍 사용 방법

이상의 과공 기생 특성에 대한 분석을 통해, 우리는 고속 PCB 설계에서 간단해 보이는 과공이 종종 회로 설계에 큰 부정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.과공 기생 효과로 인한 불리한 영향을 줄이기 위해 가능한 한 많은 설계를 할 수 있다: 원가와 신호의 질을 고려하여 합리적인 과공 사이즈를 선택한다.필요한 경우 다른 치수의 오버홀을 사용하는 것이 좋습니다.예를 들어, 계층 6-10 메모리 모듈 PCB 설계의 경우

구멍을 통과하려면 10/20Mil(드릴/용접 디스크)을 사용하는 것이 좋습니다.밀도가 높은 작은 판의 경우 8/18Mil을 사용하여 구멍을 뚫어 볼 수도 있습니다.현재 기술 조건에서는 작은 오버홀을 사용하기가 어렵습니다.전원 공급 장치나 접지 구멍의 경우 임피던스를 줄이기 위해 더 큰 크기를 사용하는 것이 좋습니다.신호 흔적선의 경우 작은 오버홀을 사용할 수 있습니다.물론 오버홀 크기가 줄어들면 그에 따른 비용도 증가합니다.

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

가급적 PCB 보드에 있는 신호 흔적선의 층을 바꾸지 말아야 한다. 즉, 불필요한 구멍을 사용하지 말아야 한다.

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.동등한 전기 감각을 줄이기 위해 여러 개의 오버홀을 병렬로 드릴하는 것을 고려하십시오.

신호 변경 레이어의 구멍 근처에 접지된 구멍을 배치하여 신호에 가장 가까운 반환 경로를 제공합니다.PCB에 이중 접지 구멍을 배치할 수도 있습니다.

고밀도 고속 PCB 보드의 경우 미세 오버홀 사용을 고려할 수 있습니다.

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 디스크 크기가 줄어듭니다.