정밀 PCB 제조, 고주파 PCB, 고속 PCB, 표준 PCB, 다중 계층 PCB 및 PCB 조립.
1. 오버홀의 기본 개념
오버홀은 다중 레이어 PCB에서 가장 중요한 부품 중 하나입니다.드릴링 비용은 일반적으로 PCB 생산 비용의 30~40% 를 차지합니다.간단히 말해서, PCB의 각 구멍을 오버홀이라고 할 수 있습니다.기능적으로 오버홀은 두 가지로 나눌 수 있습니다. 하나는 레이어와 레이어 사이의 전기 연결에 사용됩니다.다른 하나는 기기를 고정하거나 위치를 지정하는 데 사용됩니다.이러한 오버홀은 일반적으로 블라인드 오버홀, 매몰 오버홀 및 통과 오버홀 등 세 가지 유형으로 나뉩니다.블라인드 구멍은 인쇄 회로 기판의 위쪽 및 아래쪽 표면에 위치하며 깊이가 일정합니다.표면 회로와 아래 내부 회로를 연결하는 데 사용됩니다.일반적으로 구멍의 깊이는 일정한 축척 (구멍 지름) 을 초과하지 않습니다.매몰구멍은 인쇄회로기판 내부의 연결 구멍으로 회로기판 표면까지 확장되지 않습니다.위의 두 구멍 유형은 PCB의 내부 레이어에 있습니다.펀치 형 프로세스는 레이어를 누르기 전에 구멍 통과 성형 프로세스를 사용하여 완료되며 구멍을 통과하는 동안 여러 내부 레이어를 중첩할 수 있습니다.
세 번째는 전체 보드를 통과하여 내부 상호 연결이나 어셈블리 장착용 구멍으로 사용할 수 있는 통과 구멍이라고 합니다.구멍 뚫기가 쉽고 비용이 적게 들기 때문에 대부분의 인쇄 회로 기판은 다른 두 개를 대체하기 위해 사용됩니다.아래에 언급된 오버 구멍은 특별한 설명 없이 통과 구멍으로 간주됩니다.
설계 측면에서 볼 때 통공은 주로 두 부분으로 구성되는데 일부는 중간의 드릴이고 다른 일부는 드릴링 주위의 패드 구역이다.이 두 부분의 크기가 오버홀 크기를 결정합니다.분명히, 고속, 고밀도의 PCB 설계에서 설계자는 항상 구멍이 작을수록 좋기를 원하며, 이 템플릿에는 더 많은 배선 공간이 있을 수 있다.또한 구멍이 작을수록 자체 기생 용량이 작아 고속 회로에 더 적합하다.그러나 구멍 크기 감소는 비용 증가를 가져오며 통과 구멍 크기는 무제한으로 줄일 수 없습니다.드릴링 및 도금 기술에 의해 제한됩니다. 구멍이 작을수록 드릴링 시간이 길고 중심 위치에서 쉽게 벗어날 수 있습니다.또한 구멍의 깊이가 구멍 지름의 6배보다 크면 구멍 벽에 균일한 구리 도금을 보장할 수 없습니다.예를 들어, 정상적인 6층 PCB의 두께(구멍 통과 깊이) 가 50밀인 경우 정상적인 조건에서 PCB 제조업체가 제공하는 드릴링 지름은 8밀에 불과하다.레이저 드릴 기술이 발전함에 따라 드릴의 크기도 점점 작아질 수 있다.일반적으로 지름이 6mils보다 작거나 같은 구멍을 마이크로 구멍이라고 합니다.마이크로 구멍은 일반적으로 HDI(고밀도 상호 연결 구조) 설계에 사용됩니다.마이크로 홀 기술은 용접 디스크에 직접 구멍을 뚫을 수 있어 회로 성능을 크게 향상시키고 배선 공간을 절약할 수 있다.
고속 PCB 설계
오버홀은 신호 반사를 일으킬 수 있는 전송선의 불연속 임피던스 브레이크입니다.일반적으로 오버홀 임피던스는 전송선의 임피던스보다 약 12% 낮습니다.예를 들어, 50옴 전송선의 임피던스는 구멍을 통과할 때 6옴 감소합니다 (구멍의 크기 및 판의 두께와 관련이 있지만 감소와는 관련이 없습니다).그러나 오버홀 임피던스 불연속으로 인한 반사는 실제로 매우 작으며 그 반사 계수는 (44-50) / (44+50) = 0.06에 불과하며 오버홀로 인한 문제는 주로 기생 용량과 전기 감각의 영향에 집중됩니다.
2. 과공 기생 용량과 감지
오버홀 임피던스 영역의 지름이 D2, 오버홀 용접 디스크의 지름이 D1, PCB의 두께가 t, 기판의 개전 상수가 Isla µ이면 오버홀의 기생 용량은 약 C=1.41 Isla µTD1/(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 디스크 지름이 20MIL(드릴링 지름 10mil)이고 용접 마스크 지름이 40mil인 경우그런 다음 구멍의 기생 용량을 상단 근사로 계산할 수 있습니다: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pf. 이 용량으로 인한 상승 시간 변화는 t10-90=2.2c(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
이러한 값에서 볼 수 있듯이, 단일 오버홀의 기생 커패시터의 영향은 분명하지 않지만, 경로설정에서 오버홀을 레이어 전환에 재사용하는 경우 여러 오버홀이 사용되므로 설계할 때 주의해야 합니다.실제 설계에서는 오버홀과 구리 레이어 (백 용접 디스크) 사이의 거리를 늘리거나 용접 디스크의 지름을 줄여 기생 용량을 줄일 수 있습니다.
고속 디지털 회로의 설계에서 구멍을 통과하는 기생 전감의 위해는 왕왕 기생 용량의 위해보다 크다.그 기생 직렬 전감은 방로 용량의 공헌과 전체 전력 시스템의 필터 효율을 약화시킬 수 있다.우리는 다음과 같은 경험 공식을 사용하여 구멍의 기생 전감을 간단하게 계산할 수 있다: l = 5.08h [ln (4h/D) +1], 그 중 l은 구멍을 통과하는 전감, h는 구멍을 통과하는 길이, D는 중심 구멍의 직경이다.공식에서 볼 수 있듯이 구멍을 통과하는 지름은 전감에 대한 영향이 매우 작지만 구멍을 통과하는 길이는 전감에 영향을 미친다.위의 예를 사용하여 우리는 다음과 같은 구멍 감지를 계산 할 수 있습니다: l = 5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010) +1] = 1.015nh. 신호의 상승 시간이 1ns이면 XL = Í l/t10-90 = 3.19입니다.이 임피던스는 고주파 전류가 통과할 때 무시할 수 없습니다.주의해야 할 점은 전력층과 지층을 련결할 때 옆길용량은 두개의 과공을 통과해야 하기에 과공의 기생감촉은 두배로 증가된다.
3. 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.오버홀 기생 효과로 인한 악영향을 줄이기 위해 다음과 같은 몇 가지를 설계할 수 있습니다.
1.비용과 신호 품질 두 가지 측면에서 합리적인 오버홀 크기를 선택합니다.필요한 경우 다른 치수의 오버홀을 고려할 수 있습니다.예를 들어, 전원 또는 지선의 오버홀의 경우 큰 크기를 사용하여 임피던스를 줄일 수 있으며 작은 오버홀은 신호 경로설정에 사용할 수 있습니다.물론 오버홀 크기가 줄어들면 그에 따른 비용도 증가합니다.
2. 위에서 논의한 두 공식에서 더 얇은 PCB를 사용하면 구멍을 통과하는 두 기생 매개변수를 낮추는 데 도움이 된다는 결론을 얻을 수 있다.
3.가능한 한 PCB 보드의 신호 경로설정 레이어를 변경하지 마십시오.즉, 불필요한 오버홀을 사용하지 마십시오.
4. 전원 공급 장치와 접지의 핀은 부근에 구멍을 뚫어야 하며, 구멍과 핀 사이의 핀은 짧을수록 좋다.동등한 감전감을 줄이기 위해 병렬된 여러 개의 과공을 고려할 수 있다.
5. 신호층 변화의 오버홀 부근에 접지 오버홀을 배치하여 신호에 폐쇄 루프를 제공한다.일부 이중화된 접지 구멍은 PCB 보드에도 배치할 수 있습니다.
고밀도 고속 PCB의 경우 미세 오버홀을 고려할 수 있습니다.
