PCB 기술 - 설계 기술을 통한 고속 PCB

고속 PCB 보드의 설계에서 오버홀 설계는 중요한 요소입니다.구멍, 구멍 주위의 용접 디스크 영역 및 POWER 레이어의 분리 영역으로 구성됩니다.일반적으로 블라인드, 매몰, 통공 등 세 가지 유형으로 나뉩니다.PCB 보드 설계 과정에서 과공 기생 용량과 기생 전기 감각에 대한 분석을 통해 고속 PCB 보드 과공 설계 중의 일부 주의 사항을 총결하였다.

현재 고속 PCB 보드의 디자인은 통신, 컴퓨터, 그래픽 및 이미지 처리 분야에 널리 사용되고 있으며 모든 첨단 부가가치 전자 제품의 디자인은 저전력 소비, 저전자 복사, 높은 신뢰성, 소형화 및 경량화 등의 특징을 추구합니다.위의 목표를 달성하기 위해 오버홀 설계는 고속 PCB 보드 설계에서 중요한 요소입니다.

1. 통과

오버홀은 다중 레이어 PCB 설계에서 중요한 요소입니다.오버홀은 주로 세 부분으로 구성되며 일부는 오버홀입니다.다른 하나는 구멍 주위의 용접판 영역입니다.세 번째는 POWER 계층의 격리 영역입니다.오버홀 공법은 오버홀 공벽의 원통형 표면에 화학적으로 금속을 도금해 연결해야 할 동박을 중간층에 연결하고 오버홀의 상하측을 일반 용접판으로 만드는 것이다. 모양은 상하측 선과 직접 연결하거나 연결하지 않아도 된다.구멍을 통해 전기 연결, 고정 또는 위치 지정을 수행할 수 있습니다.오버홀 다이어그램은 그림 1과 같습니다.

그림 1: 오버홀 다이어그램

오버 구멍은 일반적으로 블라인드, 암매장 및 통과 구멍의 세 가지 범주로 나뉩니다.

블라인드 구멍은 인쇄회로기판의 상단과 하면에 위치하며 일정한 깊이를 가지고 있다.서피스 선과 아래 내부 선을 연결하는 데 사용됩니다.일반적으로 구멍의 깊이와 지름은 일정한 비율을 넘지 않습니다.

매몰구멍은 인쇄회로기판 내부에 있는 연결 구멍으로 회로기판 표면까지 확장되지 않습니다.

블라인드 구멍과 매몰된 구멍은 모두 회로 기판의 내부 레이어에 위치하며 레이어가 눌리기 전에 구멍 통과 프로세스를 통해 완료되며 구멍을 통과하는 과정에서 여러 내부 레이어가 중첩될 수 있습니다.전체 보드를 관통하는 구멍을 사용하여 내부 상호 연결 또는 어셈블리로 구멍을 배치할 수 있습니다.일반적으로 인쇄 회로 기판은 공정에서 구멍 뚫기가 쉽고 비용이 적게 들기 때문에 구멍 뚫기를 사용합니다.구멍 통과 분류는 그림 2와 같습니다.

그림 2: 오버홀 분류

2. 과공 기생용량

구멍을 통과하는 자체는 땅에 기생용량을 가지고 있다.구멍을 통과하는 접지층의 분리 구멍의 지름이 D2, 구멍을 통과하는 용접판의 지름이 D1, PCB의 두께가 T, 판 기판의 개전 상수가 E이면 구멍을 통과하는 기생 용량은 C=1.41ETD1/(D2-D1) 과 비슷하다.

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

3. 과공 기생 감지

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.

4.비관통기술

비통과 구멍에는 블라인드 및 매입 구멍이 포함됩니다.비관통구멍기술에서 맹과공과 매입과공의 응용은 PCB의 크기와 질을 크게 낮추고 층수를 줄이며 전자기호환성을 높이고 전자제품의 특성을 증가시켜 원가를 낮출수 있으며 설계작업을 더욱 간단하고 빠르게 할수 있다.

일반적인 PCB 설계 및 머시닝에서는 구멍 통과 시 많은 문제가 발생합니다.첫째, 그들은 대량의 효과적인 공간을 차지하고, 둘째, 대량의 통공이 밀집하여 한 곳에 쌓여 있는데, 이는 또한 다층 PCB의 내부 배선에 큰 장애를 초래한다.이러한 구멍은 케이블 연결에 필요한 공간을 차지하며 전원 공급 장치와 접지를 집중적으로 통과합니다.컨덕터 레이어의 표면도 전원 베이스라인 레이어의 임피던스 특성을 손상시켜 전원 베이스라인 레이어를 무력화합니다.전통적인 기계식 드릴링 방법은 비관통공 기술 작업량의 20배가 될 것이다.

PCB 설계에서 용접판과 오버홀의 크기가 점차 줄어들었지만 판층의 두께가 비례적으로 줄어들지 않으면 통공의 종횡비가 증가하고 통공의 종횡비의 증가는 신뢰성을 떨어뜨린다.선진적인 레이저 드릴 기술과 플라즈마 건식 기술의 성숙에 따라 비투과성 작은 맹공과 작은 매몰공을 응용하는 것이 가능해졌다.이러한 비통과 구멍의 지름이 0.3mm이면 기생 매개변수가 원래 일반 구멍의 약 1/10이 되므로 PCB의 신뢰성이 향상됩니다.비관통 구멍 기술로 인해 PCB에 큰 구멍이 거의 없기 때문에 더 많은 케이블 연결 공간을 제공할 수 있습니다.

여유 공간은 EMI/RFI 성능을 향상시키기 위해 넓은 면적의 차폐에 사용할 수 있습니다.이와 동시에 내부층은 또 더욱 많은 남은 공간을 리용하여 설비와 관건네트워크케이블을 부분적으로 차단하여 최적의 전기성능을 가질수 있다.비통공의 사용은 부품의 핀을 더욱 쉽게 부채질하고 고밀도핀부품 (예: BGA 패키지부품) 의 배선을 더욱 쉽게 하며 배선의 길이를 단축하고 고속회로의 시차요구를 만족시킨다.

5. 일반 PCB의 오버홀 선택

일반 PCB 설계에서 구멍이 뚫린 기생용량과 기생전감은 PCB 설계에 미치는 영향이 적다.1-4 계층 PCB 설계의 경우 일반적으로 0.36mm/0.61mm/1.02mm를 선택하면 (드릴/용접판/POWER 분리 영역) 오버홀이 더 좋습니다.특수 요구 사항이 있는 일부 신호선 (예: 전원 코드, 바닥 코드, 시계 코드 등) 의 경우 0.41mm/0.81mm/1.32mm 오버홀을 선택하거나 실제 상황에 따라 다른 크기를 사용할 수 있습니다.

6. 고속 PCB의 오버홀 설계

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.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 영역이 클수록 좋고, PCB의 오버홀 밀도를 고려할 때 일반적으로 D1 = D2+0.41mm

(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 장치와 접지 핀은 근처의 구멍을 통해 만들어야 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.물론 구체적인 문제는 설계할 때 상세하게 분석해야 한다.비용과 신호 품질을 고려하여 고속 PCB 설계에서 설계자는 항상 과공이 작을수록 좋으며 이렇게 하면 보드에 더 많은 배선 공간을 남길 수 있습니다.또한 구멍이 작을수록 그 자체의 기생용량이 작아 고속회로에 적합하다.고집적 PCB 설계에서 비관통 구멍의 사용과 과공 치수의 감소는 비용 증가를 가져왔으며 과공 치수는 무한정 줄일 수 없습니다.PCB 제조업체의 드릴링 및 도금 작업의 영향을 받습니다.고속 PCB의 통공 설계에서는 기술적 한계를 균형 있게 고려해야 한다.