PCB 기술 - PCB 오버홀이란 무엇입니까?

1 PCB의 기본 개념

PCB 오버홀은 다중 레이어 PCB의 중요한 구성 요소 중 하나입니다.드릴링 비용은 일반적으로 PCB 보드 제조 비용의 30~40% 를 차지합니다.간단히 말해서, PCB의 각 구멍을 PCB 구멍이라고 할 수 있습니다.기능적으로 PCB 채널은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다. 하나는 레이어와 레이어 사이의 전기 연결에 사용됩니다.두 번째는 디바이스를 복구하거나 위치를 지정하는 것입니다.공정의 경우, 이러한 PCB는 일반적으로 블라인드 통과 구멍, 파킹 통과 구멍 및 통과 통과 구멍의 세 가지 범주로 나뉩니다.블라인드 구멍은 인쇄 회로 기판의 상단과 하단에 위치하며 표면 선과 아래의 내부 선을 연결하는 데 사용되는 깊이가 있습니다.일반적으로 구멍의 깊이는 일정한 축척 (구멍 지름) 을 초과하지 않습니다.매몰구멍은 인쇄회로기판 내부에 있는 연결 구멍으로 인쇄회로기판 표면까지 확장되지 않습니다.이 두 유형의 구멍은 회로 기판의 내부 레이어에 위치하며 레이어가 눌리기 전에 구멍 통과 프로세스를 통해 완료되며 PCB 구멍 통과 프로세스에서 여러 내부 레이어와 중첩될 수 있습니다.세 번째는 전체 보드를 통과하여 내부 상호 연결을 가능하게 하거나 어셈블리로 로케이션 구멍을 설치할 수 있는 통과 구멍이라고 합니다.이러한 구멍은 기술적으로 더 쉽고 저렴하기 때문에 대부분의 인쇄 회로 기판은 다른 두 개의 PCB 구멍을 대체하기 위해 사용됩니다.아래에 언급된 PCB 구멍은 특별한 설명이 없는 경우 구멍으로 간주됩니다.

설계의 관점에서 볼 때, PCB 채널은 주로 두 부분으로 구성되어 있는데, 일부는 중간의 드릴링이고, 다른 일부는 드릴링 주위의 용접판 영역이다.이 두 부분의 크기가 PCB 구멍의 크기를 결정합니다.분명히, 고속, 고밀도의 PCB 설계에서 설계자는 항상 PCB가 통과하는 구멍이 작을수록 보드의 배선 공간이 더 좋아지기를 희망한다.또한 구멍을 통과하는 PCB가 작을수록 PCB 자체의 기생 용량이 작아져 고속 회로에 더 좋다.그러나 구멍의 크기가 작을수록 비용이 많이 들고 PCB 구멍의 크기는 무한정 줄일 수 없습니다.구멍 드릴링 및 전기 도금과 같은 공정 기술의 제한을 받습니다. 구멍의 지름이 작을수록 구멍을 드릴하는 데 걸리는 시간이 길고 중심 위치에서 쉽게 벗어날 수 있습니다.구멍의 깊이가 구멍 지름의 6배를 초과하면 구멍 벽에 균일한 구리 도금이 보장되지 않습니다.예를 들어, 일반 6단 PCB 보드의 두께가 50 밀이(통공 깊이)인 경우

그렇다면 정상적인 상황에서 PCB 제조업체가 제공하는 구멍의 지름은 8Mil에 불과합니다.레이저 드릴 기술이 발전함에 따라 드릴의 크기도 점점 작아질 수 있다.일반적으로 지름이 6Mils보다 작거나 같은 PCB 구멍을 마이크로 구멍이라고 합니다.HDI(고밀도 상호 연결 구조) 설계에서 마이크로 구멍을 자주 사용합니다.마이크로 구멍 기술을 사용하면 PCB 구멍을 용접 디스크 (용접 디스크 구멍) 에 직접 돌진할 수 있으므로 회로 성능이 크게 향상되고 케이블 연결 공간이 절약됩니다.

전송선의 PCB 구멍은 불연속적인 임피던스 브레이크를 나타내므로 신호가 반사됩니다.일반적으로 PCB 구멍의 등가 임피던스는 전송선의 등가 임피던스보다 약 12% 낮습니다.예를 들어, PCB 구멍을 통과하는 50 옴 전송선의 임피던스는 6 옴 감소합니다 (PCB 구멍의 구체적인 크기는 보드 두께도 관련이 있지만 감소하는 것은 아닙니다).그러나 PCB 오버홀은 임피던스 불연속으로 인한 반사가 매우 가벼우며 반사 계수는 (44-50)/(44+50) = 0.06에 불과합니다.PCB 구멍 통과로 인한 문제는 기생 용량과 전기 감각에 더 많이 집중되어 있습니다.

PCB 오버홀 기생 용량 및 인덕션 2개

PCB 통로에는 기생 잡산 용량이 있다.만약 PCB 통로가 층층이 있는 저항구역의 지름이 D2이고 PCB 통로의 지름이 D1이며 PCB 판의 두께는 T이고 판 기재의 개전 상수는 D라고 알려져 있다면

PCB가 구멍을 통과하는 기생용량은 회로에 중대한 영향을 미치며 이는 신호의 상승시간을 연장하고 회로의 속도를 낮춘다.예를 들어, 두께가 50Mil인 PCB 보드의 경우 PCB 구멍 통과 용접 디스크의 지름이 20Mil(드릴링 지름 10Mils)이고 저항 영역의 지름이 40Mil이면 PCB 구멍 통과 기생 용량은 상위 근사 계산을 통해 계산할 수 있습니다.

C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.040-0.020）=0.31pF

이 부분의 용량으로 인한 상승 시간 변화량은 대략:

T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2x0.31x（50/2）=17.05ps

이러한 값을 보면 단일 PCB 구멍의 기생 커패시터로 인한 상승 지연의 영향은 뚜렷하지 않지만, 케이블링에 PCB 구멍을 여러 번 사용하면 여러 PCB 구멍을 사용하여 레이어 간 전환을 할 수 있으므로 설계 시 주의 깊게 고려해야 합니다.실제 설계에서는 PCB 구멍과 구리 용접판 사이의 거리를 늘리거나 용접판의 지름을 줄여 기생 용량을 줄일 수 있다.

PCB 채널에는 기생 용량과 전기 감각이 존재한다.고속 디지털 회로의 설계에서 PCB 채널의 기생 전기 감각은 종종 기생 용량보다 더 큰 해를 끼친다.그 기생 직렬 전감은 방로 용량의 공헌과 전체 전력 시스템의 필터 효과를 약화시켰다.다음 경험 공식은 PCB 통공 근사값의 기생 전감을 계산하는 데 사용할 수 있습니다.

L=5.08h[ln（4h/d）+1]

L은 PCB 구멍의 감전이고 h는 PCB 구멍의 길이이며 D는 중심 구멍의 지름입니다.공식에서 볼 수 있듯이, PCB 구멍의 지름은 센싱에 큰 영향을 미치지 않지만, PCB 구멍의 길이는 센싱에 작은 영향을 미친다.위의 예제에서는 PCB 오버홀 감지를 다음과 같이 계산할 수 있습니다.

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

신호의 상승 시간이 1ns이면 동등한 임피던스는 XL=pi L/T10-90=3.19_입니다. 이 임피던스는 고주파 전류를 통과할 때 더 이상 무시할 수 없습니다.전원 레이어와 레이어를 연결할 때 바이패스 커패시터가 두 개의 PCB 구멍을 통과해야 한다는 점에 유의해야 합니다. 이렇게 하면 PCB 구멍의 기생 전기 감각이 두 배로 증가할 수 있습니다.

3 PCB 피어싱 사용 방법

이상의 PCB 구멍의 기생 특성에 대한 분석을 통해 알 수 있듯이, 고속 PCB 설계에서 단순해 보이는 PCB 구멍은 종종 회로 설계에 큰 부정적인 영향을 미친다.PCB 공극 기생 효과의 악영향을 줄이기 위해 설계에서 다음과 같이 할 수 있습니다.

A는 비용과 신호 품질을 고려하여 크기를 통해 합리적인 PCB 크기를 선택합니다.필요한 경우 더 큰 크기의 전원 공급 장치 또는 지선 PCB 채널과 같은 다양한 크기의 PCB 채널을 사용하여 임피던스를 줄이고, 더 작은 PCB 채널은 신호 경로설정에 사용하는 것을 고려할 수 있습니다.물론 PCB 구멍 크기가 줄어들면 비용이 증가합니다.

B는 위에서 논의한 두 공식에서 더 얇은 PCB 보드를 사용하는 것이 PCB 구멍의 두 기생 매개변수를 줄이는 데 도움이 된다는 결론을 내릴 수 있다.

C PCB 보드의 신호 경로설정은 가능한 한 많이 변경해서는 안 됩니다. 즉, 불필요한 PCB 구멍을 사용해서는 안 됩니다.

D 전원 공급 장치와 접지 핀은 PCB 구멍 펀치에 가까워야 하며 PCB 구멍과 핀 사이의 지시선은 짧을수록 좋습니다.동등한 전기 감각을 줄이기 위해 여러 PCB 채널을 병렬로 연결하는 것을 고려할 수 있습니다.

E는 신호층의 PCB 채널 부근에 일부 접지의 PCB 채널을 배치하여 신호에 폐쇄회로를 제공한다.PCB 보드에 추가 접지 PCB 구멍을 배치할 수도 있습니다.

F 고밀도의 고속 PCB 보드의 경우 초소형 PCB 구멍을 고려할 수 있습니다.