Teknik PCB - Masalah apa yang perlu diperhatikan dalam kunci papan HDI

Via adalah salah satu komponen penting papan sirkuit PCB berbilang lapisan, dan biaya pengeboran biasanya mengandungi 30% hingga 40% biaya penghasilan PCB. Setiap lubang di papan HDI boleh dipanggil melalui.

Dari sudut pandangan fungsi, vias boleh dibahagi ke dua kategori:

Satu digunakan sebagai sambungan elektrik diantara lapisan

Kedua adalah untuk memperbaiki atau mencari peranti

Dalam proses, vial-vial ini secara umum dibahagi ke tiga kategori, iaitu vial buta, vial-vial terkubur dan melalui vial. Lubang buta ditempatkan pada permukaan atas dan bawah papan sirkuit cetak dan mempunyai kedalaman tertentu. Mereka digunakan untuk menyambungkan garis permukaan dan garis dalaman di bawah. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (terbuka).

Lubang terkubur. Ia merujuk ke lubang sambungan yang terletak di lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak berlangsung ke permukaan papan sirkuit. Dua jenis lubang di atas ditempatkan di lapisan dalaman papan sirkuit, dan mereka selesai dengan proses bentuk lubang melalui sebelum laminasi, dan beberapa lapisan dalaman mungkin ditutup semasa bentuk vial.

Melalui lubang. Jenis lubang ini menembus seluruh papan sirkuit dan boleh digunakan untuk sambungan dalaman atau sebagai lubang pemasangan komponen. Kerana lubang melalui lebih mudah untuk dilaksanakan dalam proses dan biaya lebih rendah, kebanyakan papan sirkuit cetak menggunakannya daripada dua jenis lain melalui lubang. Berikut melalui lubang, kecuali dinyatakan sebaliknya, dianggap sebagai melalui lubang. Dari sudut pandang rancangan, satu melalui kebanyakan terdiri dari dua bahagian, satu ialah lubang bor di tengah, dan yang lain ialah kawasan pad di sekitar lubang bor. Saiz dua bahagian ini menentukan saiz melalui. @ info: whatsthis Jelas, dalam rancangan papan HDI kelajuan tinggi, densiti tinggi, ia sentiasa diharapkan bahawa semakin kecil lubang melalui, semakin baik, sehingga lebih banyak ruang kabel boleh ditinggalkan di papan. Selain itu, semakin kecil lubang melalui, semakin besar kapasitas parasit sendiri. Kecil, lebih sesuai untuk sirkuit kelajuan tinggi. Namun, pengurangan saiz lubang juga menyebabkan peningkatan kos, dan saiz botol tidak boleh dikurangkan tanpa batas. Ia diharamkan oleh teknologi proses seperti pengeboran dan plating: semakin kecil lubang, pengeboran semakin lama lubang mengambil, semakin mudah ia untuk melepaskan diri dari kedudukan tengah; dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang terbongkar, ia tidak boleh dijamin bahawa dinding lubang boleh disediakan secara serentak dengan tembaga. Contohnya, jika tebal (melalui kedalaman lubang) papan PCB 6 lapisan normal adalah 50Mil, maka dalam keadaan normal, diameter lubang yang boleh diberikan oleh pembuat PCB hanya boleh mencapai 8Mil. Dengan pengembangan teknologi pengeboran laser, saiz lubang boleh menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Secara umum, laluan dengan diameter kurang atau sama dengan 6Mil dipanggil lubang mikro. Microvias sering digunakan dalam reka-reka HDI (Struktur Sambungan Kuasa Tinggi). Teknologi Microvia membolehkan vias ditembak secara langsung pada pad (Via-in-pad), yang meningkatkan prestasi sirkuit dan menyimpan ruang kawat. Laluan muncul sebagai titik putus dengan impedance yang berhenti pada garis transmisi, yang akan menyebabkan refleksi isyarat. Secara umum, impedance yang sama dengan melalui adalah kira-kira 12% lebih rendah daripada garis penghantaran. Contohnya, penghalang garis transmisi 50 ohm akan menurun 6 ohm apabila melewati melalui (secara khusus, ia berkaitan dengan saiz dan tebal melalui, bukan pengurangan). Namun, refleksi disebabkan oleh vias disebabkan impedance berhenti sebenarnya sangat kecil, dan koeficien refleksi hanya: (44-50)/(44+50)=0.06. Masalah disebabkan oleh vias lebih berkonsentrasi pada kapasitas parasit dan induktan. Influence.

Kapensiensi parasitik melalui

Melalui diri sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Jika diketahui bahawa diameter lubang izolasi pada lapisan tanah melalui adalah D2, diameter pad melalui adalah D1, tebal papan PCB adalah T, dan konstan dielektrik substrat papan adalah ε, Kemudian kapasitas parasit melalui adalah kira-kira:C=1.41εTD1/(D2-D1) Kesan utama kapasitas parasit melalui lubang pada sirkuit adalah untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan sirkuit. Contohnya, untuk PCB dengan tebal 50Mil, jika melalui dengan diameter dalaman 10Mil dan diameter pad 20Mil digunakan, dan jarak antara pad dan kawasan tembaga tanah ialah 32Mil, Kemudian kita boleh kira-kira melalui menggunakan formula di atas Kapensiti parasit adalah kira-kira: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pFTperubahan masa naik disebabkan oleh bahagian ini kapasitasi adalah: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28psDari nilai ini, ia boleh dilihat bahawa walaupun kesan lambat naik disebabkan oleh kapasitasi parasit satu melalui tidak jelas, - jika melalui digunakan berbilang kali dalam jejak untuk menukar antara lapisan, pembuat papan HDI mengingatkan perancang untuk dianggap dengan berhati-hati. Induktan parasitik vias. Sama seperti, terdapat indunan parasitik bersama dengan kapasitas parasitik vias. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induktan parasit vias sering lebih besar daripada kesan kapasitas parasit. Induktansi siri parasit akan lemahkan kontribusi kondensator bypass dan lemahkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Kita boleh guna formula berikut untuk menghitung induktan parasit melalui: L=5.08h [ln(4h/d)+1]Di mana L merujuk kepada induktan melalui, h ialah panjang melalui, dan d ialah diameter lubang tengah. Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter melalui mempunyai kesan kecil pada induktan, sementara panjang melalui mempunyai kesan pada induktan.

Masih menggunakan contoh di atas, induktansi laluan boleh dihitung sebagai: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nHIf masa naik isyarat adalah 1ns, maka impedance yang sama adalah: XL=ϣL/T10-90=3.19ΩImpedansi seperti ini tidak boleh lagi diabaikan apabila arus frekuensi tinggi lewat. Perhatian istimewa perlu diberikan kepada fakta bahawa kapasitator bypass perlu melewati dua vial apabila menyambung lapisan kuasa dan lapisan tanah, sehingga induktan parasit melalui akan ganda. Melalui rancangan dalam PCB kelajuan tinggi Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, kelihatannya vias sederhana sering membawa kesan negatif besar kepada rancangan sirkuit.

Untuk mengurangi kesan negatif disebabkan oleh kesan parasit vias, aspek berikut boleh dilakukan sebanyak mungkin dalam rancangan:

Mengingat kualiti kosong dan isyarat, pilih saiz yang masuk akal melalui. Contohnya, untuk rancangan modul memori PCB 6-10 lapisan, lebih baik menggunakan kunci 10/20Mil (drilled/pad). Untuk beberapa papan besar-densiti saiz kecil, anda juga boleh cuba menggunakan 8/18Mil. lubang. Dalam keadaan teknikal semasa, ia sukar untuk menggunakan vias yang lebih kecil. Untuk kuasa atau butang tanah, anda boleh mempertimbangkan menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan impedance.

Dua formula yang dibincangkan di atas boleh dikatakan bahawa penggunaan PCB yang lebih tipis menyebabkan mengurangi dua parameter parasit melalui.

Pins bekalan kuasa dan tanah seharusnya ditembak dekat, dan petunjuk antara vias dan pins seharusnya sebagai pendek yang mungkin, kerana mereka akan meningkatkan induktan. Pada masa yang sama, kuasa dan tanah memimpin seharusnya sebisak mungkin untuk mengurangi impedance. Jejak isyarat pada papan HDI tidak patut diubah sebanyak yang mungkin, yang bermakna bahawa kunci tidak perlu dikurangkan sebanyak yang mungkin.

Letakkan beberapa kunci mendarat dekat kunci lapisan isyarat untuk menyediakan loop dekat untuk isyarat. Ia bahkan mungkin untuk meletakkan sejumlah besar vial tanah yang berlebihan di papan PCB. Tentu saja, rancangan perlu fleksibel. Model yang dibincangkan lebih awal adalah kes di mana ada pads pada setiap lapisan. Kadang-kadang, kita boleh mengurangi atau bahkan membuang pads beberapa lapisan.

Terutama apabila ketepatan botol sangat tinggi, ia mungkin menyebabkan bentuk tumpuan pecah yang memisahkan loop dalam lapisan tembaga. Untuk menyelesaikan masalah ini, selain bergerak kedudukan melalui, kita juga boleh pertimbangkan meletakkan melalui pada lapisan tembaga. Saiz pad dikurangkan. Bagaimana menggunakan vias: Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam desain PCB kelajuan tinggi, penggunaan yang tidak betul vias yang kelihatan sederhana sering membawa kesan negatif besar kepada desain sirkuit.