PCB 기술 - 고속 PCB 설계

고속 PCB 다중 레이어에서는 한 층의 상호 연결에서 다른 층의 상호 연결로의 신호 전송이 구멍을 통해 연결되어야 합니다.오버홀은 주파수가 1GHz 미만일 때 좋은 연결 역할을 합니다.그 기생용량과 감각은 무시해도 된다.

고속 PCB는 주파수가 1GHz보다 높을 때 구멍을 통과하는 발신이 신호 무결성에 미치는 영향을 무시할 수 없다.이때 오버홀은 전송 경로에서 불연속적인 임피던스 브레이크로 나타나며 이로 인해 신호 반사, 지연 및 감쇠가 발생합니다.기타 신호 무결성 문제

신호가 오버홀을 통해 다른 층으로 전송되면 신호선의 참조 층도 오버홀 신호의 반환 경로 역할을 하며 반환 전류는 커패시터 결합을 통해 참조 층 사이에서 흐르고 접지 반등과 같은 문제를 일으킨다.

오버홀 유형

통과 구멍은 일반적으로 통과 구멍, 블라인드 구멍 및 매몰 구멍의 세 가지 유형으로 나뉩니다.

블라인드 구멍: 인쇄 회로 기판의 위쪽 및 아래쪽 표면에 위치하며 아래쪽 표면 회로와 내부 회로를 연결하는 데 사용되는 깊이와 구멍의 지름은 일반적으로 일정한 비율을 초과하지 않습니다.

구멍 삽입: 인쇄 회로 기판 내부에 있는 연결 구멍으로 회로 기판 표면까지 확장되지 않습니다.

구멍 뚫기: 이 구멍은 전체 보드를 통과하며 내부 상호 연결 또는 컴포넌트로 배치 구멍을 설치할 수 있습니다.일반 구멍은 공정에서 구현하기 쉽고 비용이 적게 들기 때문에 일반적으로 인쇄 회로 기판에 사용됩니다.

과공 기생 용량

구멍을 통과하는 자체는 땅에 기생용량을 가지고 있다.구멍을 통과하는 접지층의 분리 구멍의 지름이 D2, 구멍을 통과하는 용접판의 지름이 D1, PCB의 두께가 T이고 기판의 개전 상수가 섬이라면 구멍을 통과하는 기생 용량은 다음과 유사합니다.

C=1.41 섬 TD1/(D2-D1)

과공 기생용량이 회로에 미치는 주요 영향은 신호의 상승 시간을 연장하고 회로의 속도를 낮추는 것이다.커패시터 값이 작을수록 효과가 작아집니다.

과공 기생 전감

구멍을 통과하는 자체는 기생 전감을 가지고 있다.고속 디지털 회로의 설계에서 구멍을 통과하는 기생 전감이 초래하는 위해는 왕왕 기생 용량의 영향보다 크다.구멍이 뚫린 기생 직렬 감지는 바이패스 콘덴서의 기능을 약화시키고 전체 전력 시스템의 필터 효과를 약화시킨다.L이 오버홀의 센싱을 나타내고 h가 오버홀의 길이이며 d가 중심 구멍의 지름인 경우 오버홀의 기생 센싱은 다음과 유사합니다.

L=5.08hï¼»ln（4h/d）1ï¼½

공식에서 볼 수 있듯이 구멍을 통과하는 지름은 전감에 대한 영향이 비교적 적지만 구멍을 통과하는 길이는 전감에 대한 영향력이 가장 크다.

고속 PCB의 오버홀 설계

고속 PCB 설계에서 간단해 보이는 오버홀은 회로 설계에 큰 부정적인 영향을 미치는 경우가 많다.구멍을 통과하는 기생 효과로 인한 불이익을 줄이기 위해 설계에서 다음 작업을 수행할 수 있습니다.

(1) 적절한 오버홀 치수를 선택합니다.다층 범용 밀도 PCB 설계의 경우 0.25mm/0.51mm/0.91mm(드릴/용접판/POWER 격리구역)를 사용하여 구멍을 통과하는 것이 좋습니다.일부 고밀도 PCB의 경우 0.20mm/0.46도 사용할 수 있다. mm/0.86mm의 오버홀의 경우 비관통 구멍을 시도할 수도 있다.전원 공급 장치나 접지 구멍의 경우 임피던스를 줄이기 위해 더 큰 크기를 사용하는 것을 고려할 수 있습니다.

(2) POWER 격리 면적이 클수록 좋고, PCB의 과공 밀도를 고려할 때 보통 D1 = D2+0.41;

(3) PCB의 신호 흔적선은 가능한 한 변경되어서는 안 된다. 즉, 구멍을 통과하는 것은 가능한 한 줄여야 한다.

(4) 더 얇은 PCB를 사용하면 구멍을 통과하는 두 개의 기생 매개변수를 줄이는 데 도움이 됩니다.

(5) 전원 공급 장치 핀과 접지 핀은 구멍 가까이에 있어야 합니다.오버홀과 핀 사이의 지시선은 전기 감각을 증가시키기 때문에 짧을수록 좋습니다.동시에 전원 및 접지 지시선은 가능한 한 두꺼워 임피던스를 줄여야 합니다.

(6) 신호 레이어의 오버홀 근처에 접지 오버홀을 배치하여 신호에 단거리 오프셋 루프를 제공합니다.

또한 오버홀의 길이도 오버홀의 감각에 영향을 주는 주요 요인 중 하나입니다.최상위 및 하위에 사용되는 오버홀의 경우 오버홀 길이는 PCB 두께와 같습니다.PCB 층수의 증가로 인해 PCB 두께는 5mm 이상인 경우가 많다. 그러나 고속 PCB 설계에서는 오버홀의 문제를 줄이기 위해 오버홀의 길이를 보통 2.0mm 이내로 제어한다. 2.0mm 이상의 오버홀의 경우 오버홀의 공경을 증가시켜 오버홀 임피던스의 연속성을 어느 정도 높일 수 있다.오버홀 길이가 1.0mm 이상인 경우 최적 오버홀 지름은 0.20mm-0.30mm입니다.