PCB 기술 - 회로기판 PCB 통공 기술 개요

PCB 오버홀은 다층 PCB의 중요한 구성 요소 중 하나이며, 드릴링 비용은 일반적으로 PCB 제조 비용의 30~40% 를 차지합니다.간단히 말해서, PCB의 각 구멍을 통과 구멍이라고 할 수 있습니다.

pcb 구멍은 기능적으로 다음과 같은 두 가지 범주로 나눌 수 있습니다.

하나는 레이어 간의 전기 연결에 사용되고 다른 하나는 장치의 고정 또는 위치 지정에 사용됩니다.공예 방면에서 이러한 pcb통공은 일반적으로 세 종류, 즉 맹공, 매공과 통공으로 나뉜다.블라인드 구멍은 인쇄회로기판의 상단과 하면에 위치하며 일정한 깊이를 가지고 있다.서피스 선과 아래 내부 선을 연결하는 데 사용됩니다.일반적으로 구멍의 깊이는 일정한 비율 (구멍 지름) 을 초과하지 않습니다.매몰구멍은 인쇄회로기판 내부에 있는 연결구멍으로 회로기판의 표면까지 확장되지 않는다.상술한 두 종류의 구멍은 회로 기판의 내부에 위치하며, 층압 전에 통공 형성 공정을 통해 완성되며, 통공을 형성하는 과정에서 몇 개의 내부를 중첩할 수 있다.세 번째 유형은 내부 상호 연결 또는 컴포넌트로 배치 구멍을 설치하는 데 사용할 수 있는 전체 보드를 통과하는 통과 구멍이라고 합니다.대부분의 인쇄 회로 기판은 공정상 쉽고 비용이 적게 들기 때문에 다른 두 개의 구멍을 대체하기 위해 사용됩니다.별도의 규정이 없는 한 다음 구멍은 구멍으로 간주됩니다.

설계 각도에서 볼 때, 오버홀은 주로 두 부분으로 구성되어 있는데, 한 부분은 중간의 드릴링이고, 다른 한 부분은 아래 그림과 같이 드릴링 주위의 패드 영역이다.이 두 부분의 크기가 통과 구멍의 크기를 결정합니다.분명히 고속, 고밀도의 PCB 설계에서 설계자는 항상 통공이 작을수록 좋으며, 이렇게 하면 보드에 더 많은 배선 공간을 남길 수 있다.또한 통공이 작을수록 그 자체의 기생용량이 커진다.그것은 작을수록 고속 회로에 더 적합하다.그러나 구멍 크기를 줄이면 비용이 증가하므로 구멍 크기를 무한히 줄일 수 없습니다.이는 드릴링과 전기도금 등 공예기술의 제한을 받는다. 구멍이 작을수록 드릴이 많고 구멍이 길수록 중심위치에서 쉽게 벗어난다.구멍의 깊이가 드릴 지름의 6배를 초과하면 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.

pcb 통공의 기생 용량

통공 자체는 땅에 기생용량을 가지고 있다.통공 접지층의 격리공의 지름이 D2, 통공 용접판의 지름이 D1, PCB 판의 두께가 T인 것으로 알려진 경우 판 기판의 개전 상수는 μ, 통공의 기생 용량은 약 C=1.41μTD1/(D2-D1)이다.구멍을 통과한 기생용량이 회로에 미치는 주요한 영향은 신호의 상승시간을 연장하고 회로의 속도를 낮추는것이다.예를 들어, 두께가 50Mil인 PCB의 경우 내부 지름이 10Mil, 용접판 지름이 20Mil인 오버홀을 사용하고 용접판과 접지 구리 영역 사이의 거리가 32Mil이면 위의 공식을 사용하여 오버홀과 비슷할 수 있습니다. 기생용량은 C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020) = 0.517pF이며 이 부분은 ZT/2의 시간 변화입니다.이러한 값에서 볼 수 있듯이, 단일 구멍을 통과하는 기생 용량으로 인한 상승 지연의 영향은 뚜렷하지 않지만, 만약 구멍을 통과하여 흔적선에서 여러 번 사용하여 층 사이를 전환한다면 설계자는 여전히 자세히 고려해야 한다.

pcb 통공 기생 감지

이와 유사하게 통공에는 기생 감지와 기생 용량이 존재한다.고속 디지털 회로의 설계에서, 통공 기생 전감으로 인한 손상은 왕왕 기생 용량의 영향보다 크다.그 기생 직렬 전감은 바이패스 콘덴서의 기여를 약화시키고 전체 전력 시스템의 필터 효과를 약화시킨다.우리는 간단하게 다음과 같은 공식으로 통공의 근사 기생 전감을 계산할 수 있다: L = 5.08h [ln (4h/d) +1], 그 중 L은 통공의 전감, h는 통공 길이, d는 중심이다.구멍의 지름입니다.공식에서 볼 수 있듯이 pcb통공의 직경은 전감에 대한 영향이 매우 작고 통공의 길이는 전감에 대한 영향이 가장 크다.위의 예제에서 볼 수 있듯이, 구멍 통과 감지는 L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH로 계산할 수 있습니다.신호의 상승 시간이 1ns이면 동등한 임피던스는 XL = π L/T10-90 = 3.19 μ입니다.이 임피던스는 고주파 전류가 통과할 때 더 이상 무시할 수 없다. 특히 전원 평면과 접지 평면을 연결할 때 바이패스 콘덴서가 두 개의 구멍을 통과해야 하기 때문에 구멍의 기생 감각이 기하급수적으로 증가한다는 점에 주의해야 한다.

고속 PCB의 구멍 통과 설계

이상의 과공 기생 특성에 대한 분석을 통해, 우리는 고속 PCB 설계에서 간단해 보이는 과공은 종종 회로 설계 효과에 큰 부정적인 영향을 미친다는 것을 알 수 있다.통공 기생 효과로 인한 불리한 영향을 줄이기 위해 설계에서 다음과 같은 작업을 할 수 있습니다.

1.비용과 신호 품질을 고려하여 합리적인 오버홀 크기를 선택합니다.예를 들어, 6~10 레이어 엔클로저 PCB 설계의 경우 10/20Mil(드릴/용접 디스크) 구멍을 뚫는 것이 좋습니다.일부 고집적 소형 회로 기판의 경우 8/18Mil을 사용해 보십시오.구멍.현재 기술 조건에서는 작은 구멍을 사용하기가 어렵습니다.전원 공급 장치나 접지 구멍의 경우 임피던스를 줄이기 위해 더 큰 크기를 사용하는 것이 좋습니다.

2.위의 두 공식은 더 얇은 PCB를 사용하는 것이 통공의 두 기생 매개변수를 줄이는 데 도움이 된다는 결론을 내릴 수 있습니다.

3.가능한 한 PCB 보드의 신호 동선의 층수를 변경하지 마십시오. 즉, 불필요한 오버홀을 사용하지 마십시오.

4. 전원 공급 장치와 접지 핀은 근처에 구멍을 뚫어야 하며, 통공과 핀 사이의 지시선은 가능한 한 짧아야 한다. 왜냐하면 그것들은 전기 감각을 증가시키기 때문이다.또한 전원 코드와 지선은 임피던스를 줄이기 위해 가능한 두꺼워야 합니다.

5. 신호층의 통공 부근에 접지 통공을 배치하여 신호에 가장 가까운 순환 도로를 제공한다.PCB 보드에 이중 접지 구멍을 많이 배치할 수도 있습니다.

물론 PCB 설계에는 유연성이 필요합니다.앞에서 설명한 오버홀 모델은 각 레이어에 용접 디스크가 있는 경우입니다.때때로 우리는 일부 층의 패드를 줄이거나 심지어 제거할 수 있다.특히 통과 구멍의 밀도가 매우 높을 경우 구리 층의 루프를 분리하는 브레이크 슬롯이 형성될 수 있습니다.이 문제를 해결하기 위해 구멍의 위치를 이동하는 것 외에도 구멍을 구리 레이어에 배치하는 것을 고려할 수 있습니다.패드 사이즈 감소.