Data PCB - Kondensensi parasitik dan induktan parasitik dari vial papan PCB

1. Via

Laluan adalah salah satu komponen penting bagi pelbagai lapisan Papan PCB, dan biaya pengeboran biasanya menghasilkan 30% hingga 40% biaya Papan PCB produksi. Simple put, setiap lubang di PCB boleh dipanggil melalui. Dari perspektif fungsi, unit synonyms for matching user input boleh dibahagi ke dua kategori: satu digunakan untuk sambungan elektrik antara lapisan; yang lain digunakan untuk pemasangan atau posisi peranti. Dalam bentuk proses, kunci ini biasanya dibahagi ke tiga kategori, iaitu vias buta, Via terkubur, dan melalui vias. Lubang buta ditemui pada permukaan atas dan bawah papan sirkuit cetak, dengan kedalaman tertentu, untuk sambungan litar permukaan dan litar dalaman yang didasarkan, and the depth of the hole usually does not exceed a certain ratio (diameter). Via terkubur merujuk ke lubang sambungan yang ditemui dalam lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak terungkap ke permukaan papan sirkuit. Dua jenis lubang di atas ditempatkan di lapisan dalaman papan sirkuit dan disempurnakan oleh proses bentuk lubang melalui sebelum laminasi. Semasa bentuk lubang melalui, beberapa lapisan dalaman mungkin ditutup. Jenis ketiga dipanggil melalui lubang, yang menembus seluruh papan sirkuit dan boleh digunakan untuk sambungan dalaman atau sebagai lubang lokasi lekap bagi komponen. Kerana lubang melalui lebih mudah untuk menyedari dalam proses dan biaya lebih rendah, kebanyakan papan sirkuit dicetak menggunakannya selain dari dua jenis lubang lain. Lubang melalui yang disebut di bawah dianggap sebagai melalui lubang melainkan jika tidak dinyatakan. Dari sudut pandang desain, a melalui kebanyakan terdiri dari dua bahagian, satu adalah lubang tengah, dan yang lain ialah kawasan pad di sekitar lubang, seperti yang dipaparkan dalam figur di bawah. Saiz dua bahagian ini menentukan saiz melalui. Jelas., dalam rancangan kelajuan tinggi dan densiti tinggi Papan PCBs, desainer selalu berharap bahawa semakin kecil lubang melalui, semakin baik, supaya lebih banyak kawat boleh ditinggalkan di papan. Selain itu, semakin kecil lubang melalui, semakin kuasa parasit sendiri semakin kecil ia, semakin sesuai ia untuk sirkuit kelajuan tinggi. Namun, pengurangan saiz lubang juga membawa peningkatan kos, dan saiz kunci tidak boleh dikurangkan tanpa batas. Ia terbatas oleh teknologi proses seperti pengeboran dan elektroplating: semakin kecil lubang, semakin banyak masa yang diperlukan untuk berlatih. Semakin lama ia, semakin mudah ia melepaskan diri dari kedudukan tengah; dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang terbongkar, ia tidak boleh dijamin bahawa dinding lubang boleh dipenuhi secara seragam dengan tembaga. Contohnya, tebal 6 lapisan normal Papan PCB (through hole depth) is about 50Mil, Jadi diameter lubang yang disediakan oleh Papan PCB penghasil sangat kecil dan hanya boleh mencapai 8Mil.

2. Kapensiensi parasitik vias

Lubang itu sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Jika diketahui bahawa diameter lubang pengasingan melalui lapisan tanah adalah D2, diameter pad melalui adalah D1, tebal papan PCB adalah T, dan konstan dielektrik substrat papan adalah ε, Kemudian kapasitas parasit lubang melalui sama dengan: C=1.41εTD1/(D2-D1) Kesan utama kapasitas parasit lubang melalui saluran adalah untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan sirkuit. Contohnya, untuk Papan PCB dengan tebal 50 Mil, jika lubang melalui dengan diameter dalaman 10Mil dan diameter pad 20Mil digunakan, dan jarak antara pad dan kawasan tembaga tanah ialah 32 Mil, kita boleh kira-kira melalui lubang melalui formula di atas. Kapensiti parasit adalah kira-kira: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, perubahan masa naik disebabkan oleh bahagian kapasitasi ini adalah: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2 x 0.517x(55/2)=31.28ps. Dari nilai-nilai ini, ia boleh dilihat bahawa walaupun kesan peningkatan perlahan disebabkan oleh kapasitasi parasit satu melalui tidak terlalu jelas, perancang patut mempertimbangkan dengan hati-hati jika melalui digunakan untuk menukar antara lapisan dalam jejak berbilang kali.

3. Induktan parasit vias

Sama seperti, induksi parasit wujud bersama dengan kapasitasi parasit vias. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induktan parasit vias sering lebih besar daripada pengaruh kapasitas parasit. Induktansi seri parasitik akan lemahkan kontribusi kondensator bypass dan mengurangkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Diameter laluan mempunyai sedikit kesan pada induktan, sementara panjang laluan mempunyai kesan besar pada induktan. Masih menggunakan contoh di atas, induktan laluan boleh dihitung sebagai: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010) 1]=1.015nH. Jika masa naik isyarat adalah 1ns, maka impedance sama dengan XL=ϣL/T10-90=3.19Ω. Impedasi seperti ini tidak boleh lagi diabaikan apabila arus frekuensi tinggi melewati. Perhatian istimewa perlu diberikan kepada fakta bahawa kapasitator bypass perlu melewati dua botol apabila menyambung lapisan bekalan kuasa dan lapisan tanah sehingga induktan parasit botol akan didarab.

4. Melalui desain pada papan PCB kelajuan tinggi

Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam desain papan PCB kelajuan tinggi, tampaknya vias sederhana sering membawa kesan negatif besar pada desain sirkuit. Untuk mengurangi kesan negatif yang disebabkan oleh kesan parasit vias, anda boleh cuba untuk melakukan sebanyak mungkin dalam rancangan:

1) Mengingat kualiti biaya dan isyarat, pilih melalui saiz saiz yang masuk akal. Contohnya, untuk rancangan papan modul memori PCB 6-10 lapisan, lebih baik menggunakan vias 10/20Mil (pengeboran/pad). Untuk beberapa papan besar, saiz kecil, anda juga boleh cuba menggunakan 8/18 Mil. Vias. Dalam keadaan teknikal semasa, ia sukar untuk menggunakan vias yang lebih kecil. Untuk kuasa atau vias tanah, pertimbangkan menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangi impedance.

2) From the two formulas discussed above, ia boleh dikatakan bahawa menggunakan penapis Papan PCB adalah berguna untuk mengurangi dua parameter parasit melalui.

3) Cuba untuk tidak mengubah lapisan jejak isyarat pada PCB, iaitu, cuba untuk tidak menggunakan kunci yang tidak diperlukan.

4) Pins bekalan kuasa dan tanah perlu dibuang sebaik mungkin. Semakin pendek petunjuk antara laluan dan pin, semakin baik, kerana mereka akan meningkatkan induktan. Pada masa yang sama, petunjuk kuasa dan tanah sepatutnya sebanyak mungkin untuk mengurangi impedance.

5) Place some grounded vias near the vias where the signal changes layers to provide a close return path for the signal. Ia bahkan mungkin untuk meletakkan beberapa vial tanah yang berlebihan pada Papan PCB dalam bilangan besar. Sudah tentu., flexibility is also required in the desain. Model yang dibincangkan lebih awal adalah kes di mana setiap lapisan mempunyai pads, dan kadang-kadang, kita boleh kurangkan atau buang pads beberapa lapisan. Terutama dalam kes kejadian vias yang sangat tinggi, ia boleh menyebabkan bentuk pemutus sirkuit pada lapisan tembaga. To solve this problem, selain bergerak kedudukan melalui, kita juga boleh pertimbangkan meletakkan Papan PCB melalui lapisan tembaga. Saiz pad dikurangkan.