Teknik PCB - PCB kelajuan tinggi melalui kemahiran desain

Dalam desain papan PCB kelajuan tinggi, melalui desain adalah faktor penting. Ia terdiri dari lubang, kawasan pad sekitar lubang, dan kawasan pengasingan lapisan POWER. Mereka biasanya dibahagi menjadi tiga jenis: lubang buta, lubang terkubur dan melalui lubang. Dalam proses reka papan PCB, melalui analisis kapasitas parasitik dan induktan parasitik vias, beberapa tindakan pencegahan dalam papan PCB kelajuan tinggi melalui reka dirasuk.

Pada masa ini, desain papan PCB kelajuan tinggi digunakan secara luas dalam medan komunikasi, komputer, grafik dan pemprosesan imej, dan semua desain produk elektronik nilai-ditambah-teknologi tinggi mengejar ciri-ciri seperti konsumsi kuasa rendah, radiasi elektromagnetik rendah, kepercayaan tinggi, miniaturisasi, dan berat ringan. Untuk mencapai tujuan di atas, melalui rancangan adalah faktor penting dalam rancangan papan PCB kelajuan tinggi.

1. Via

Via adalah faktor penting dalam rekaan PCB berbilang lapisan. Sebuah melalui kebanyakan terdiri dari tiga bahagian, satu adalah lubang; yang lain ialah kawasan pad disekitar lubang; dan yang ketiga ialah kawasan pengasingan lapisan POWER. Proses lubang melalui adalah untuk meletakkan lapisan logam pada permukaan silindrik dinding lubang melalui lubang melalui deposisi kimia untuk menyambung foli tembaga yang perlu disambung ke lapisan tengah, dan sisi atas dan bawah lubang melalui dibuat ke pads biasa Bentuk boleh disambung secara langsung dengan baris di sisi atas dan bawah, atau tidak disambung. Laluan boleh memainkan peran sambungan elektrik, memperbaiki atau posisi peranti. Diagram skematik melalui dipaparkan dalam Figur 1.

Figur 1: Diagram skematik vias

Laluan biasanya dibahagi ke tiga kategori: lubang buta, lubang terkubur dan melalui lubang.

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 dan diameter lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu.

Lubang terkubur merujuk ke lubang sambungan yang terletak di lapisan dalaman papan sirkuit cetak, yang tidak berlangsung ke permukaan papan sirkuit.

Kedua-dua lubang buta dan terkubur ditempatkan di lapisan dalaman papan sirkuit, dan disempurnakan oleh proses bentuk lubang melalui sebelum laminasi, dan beberapa lapisan dalaman mungkin ditutup semasa bentuk melalui. Melalui lubang, yang melewati seluruh papan sirkuit, boleh digunakan untuk sambungan dalaman atau sebagai lubang pemasangan komponen. Oleh kerana melalui lubang lebih mudah untuk dilaksanakan dalam proses dan biaya lebih rendah, biasanya papan sirkuit dicetak menggunakan melalui lubang. Klasifikasi vias dipaparkan dalam Figur 2.

Figur 2: Klasifikasi vias

2. Kapensiensi parasitik vias

Melalui diri sendiri mempunyai kapasitas parasit ke tanah. Jika diameter lubang pengasingan pada lapisan tanah melalui adalah D2, diameter pad melalui adalah D1, tebal PCB adalah T, dan konstan dielektrik substrat papan adalah E, maka kapasitas parasit melalui adalah kira-kira: C=1.41ETD1/(D2-D1)

Kesan utama kapasitas parasit melalui lubang pada litar adalah untuk memperpanjang masa naik isyarat dan mengurangkan kelajuan litar. Semakin kecil nilai kapasitasi, semakin kecil kesan.

3. Induktan parasit vias

Melalui dirinya sendiri mempunyai induksi parasit. Dalam rancangan sirkuit digital kelajuan tinggi, kerosakan disebabkan oleh induktan parasit melalui sering lebih besar daripada pengaruh kapasitas parasit. Induktan siri parasit melalui akan melemahkan fungsi kondensator bypass dan melemahkan kesan penapisan seluruh sistem kuasa. Jika L merujuk kepada induktan laluan, h ialah panjang laluan, dan d ialah diameter lubang tengah, induktan parasit laluan adalah sama dengan:

L=5.08hï¼»ln(4h/d)+1ï¼½

Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter melalui mempunyai pengaruh kecil pada induktan, dan panjang melalui mempunyai pengaruh terbesar pada induktan.

4. Tidak melalui teknologi

Vial yang tidak melalui termasuk vial buta dan vial yang terkubur. Dalam teknologi yang tidak melalui, aplikasi kunci buta dan kunci terkubur boleh mengurangkan saiz dan kualiti PCB, mengurangkan bilangan lapisan, meningkatkan kesesuaian elektromagnetik, meningkatkan ciri-ciri produk elektronik, mengurangkan kos, dan juga membuat rancangan berfungsi lebih mudah dan cepat.

Dalam rancangan dan proses tradisional PCB, melalui lubang boleh membawa banyak masalah. Pertama, mereka menguasai banyak ruang yang berkesan, dan kedua, bilangan besar melalui lubang dikumpulkan padat di satu tempat, yang juga mencipta halangan besar untuk wayar lapisan dalaman PCB berbilang lapisan. Ini melalui lubang memegang ruang yang diperlukan untuk kabel, dan mereka secara intens melewati bekalan kuasa dan tanah. Permukaan lapisan wayar juga akan menghancurkan ciri-ciri impedance lapisan wayar tanah kuasa dan membuat lapisan wayar tanah kuasa tidak berkesan. Dan kaedah mekanik konvensional pengeboran akan 20 kali lipat muatan kerja teknologi lubang yang tidak melalui.

Dalam rancangan PCB, walaupun saiz pads dan vias telah berkurang secara perlahan-lahan, jika tebal lapisan papan tidak berkurang secara proporsional, nisbah aspek lubang melalui akan meningkat, dan meningkat nisbah aspek lubang melalui akan mengurangi kepercayaan. Dengan kemajuan teknologi pengeboran laser lanjut dan teknologi pencetakan kering plasma, ia mungkin untuk melaksanakan lubang buta kecil yang tidak penerbangan dan lubang kecil yang terkubur. Jika diameter vial tidak penetrat ini adalah 0.3 mm, parameter parasit akan menjadi kira-kira 1/10 lubang konvensional asal, yang meningkatkan kepercayaan PCB. Kerana teknologi yang tidak melalui, terdapat beberapa vial besar pada PCB, yang boleh menyediakan lebih banyak ruang untuk penghalaan.

Ruang yang tersisa boleh digunakan untuk tujuan perlindungan kawasan besar untuk meningkatkan prestasi EMI/RFI. Pada masa yang sama, lebih banyak ruang yang tersisa juga boleh digunakan untuk lapisan dalaman untuk melindungi sebahagian peranti dan kabel rangkaian kunci, sehingga ia mempunyai prestasi elektrik terbaik. Penggunaan laluan bukan-melalui membuat ia lebih mudah untuk mengeluarkan pin peranti, memudahkan untuk melacak peranti pin densiti tinggi (seperti peranti pakej BGA), pendek panjang wayar, dan memenuhi keperluan masa sirkuit kelajuan tinggi.

5. Melalui pemilihan dalam PCB biasa

Dalam rancangan biasa PCB, kapasitas parasitik dan induktan parasitik melalui mempunyai sedikit kesan pada rancangan PCB. Untuk reka PCB lapisan 1-4, 0.36mm/0.61mm/1.02mm biasanya dipilih, (kawasan pengeboran/pad/isolasi POWER) butang lebih baik. Untuk beberapa garis isyarat dengan keperluan istimewa (seperti garis kuasa, garis tanah, garis jam, dll.), anda boleh pilih vias 0.41mm/0.81mm/1.32mm, atau anda boleh guna saiz lain mengikut situasi sebenar. .

6. Melalui desain dalam PCB kelajuan tinggi

Melalui analisis atas ciri-ciri parasit vias, kita boleh melihat bahawa dalam rekaan PCB kelajuan tinggi, kelihatannya vias sederhana sering membawa kesan negatif besar pada rekaan sirkuit. Untuk mengurangi kesan negatif yang disebabkan oleh kesan parasit vias, perkara berikut boleh dilakukan dalam rancangan:

(1) Pilih yang masuk akal melalui saiz. Untuk rancangan PCB densiti umum berbilang lapisan, lebih baik menggunakan butang 0.25mm/0.51mm/0.91mm (lubang/pads/kawasan isolasi POWER); untuk beberapa PCB yang padat tinggi, 0.20mm/0.46 juga boleh digunakan Untuk botol mm/0.86mm, anda juga boleh cuba botol yang tidak melalui; untuk kuasa atau butang tanah, anda boleh pertimbangkan menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangi impedance;

(2) Semakin besar kawasan izolasi POWER, semakin baik, mempertimbangkan ketepatan melalui PCB, biasanya D1=D2+0.41mm

(3) Jejak isyarat pada PCB tidak patut diubah sebanyak yang mungkin, iaitu, butang patut dikurangkan sebanyak yang mungkin;

(4) Penggunaan PCB yang lebih tipis adalah bermanfaat untuk mengurangi dua parameter parasit melalui;

(5) Kuasa dan pins tanah patut dibuat melalui lubang dekat. Semakin pendek petunjuk antara lubang melalui dan pin, semakin baik, kerana mereka akan meningkatkan induktan. Pada masa yang sama, kuasa dan tanah memimpin seharusnya sebisak mungkin untuk mengurangi impedance;

(6) Letakkan beberapa kunci pendaratan dekat kunci lapisan isyarat untuk menyediakan gelung jarak pendek untuk isyarat. Sudah tentu, masalah khusus perlu dianalisis secara terperinci apabila merancang. Mengingat kualiti biaya dan isyarat, dalam rancangan PCB kelajuan tinggi, perancang sentiasa berharap bahawa semakin kecil lubang melalui, semakin baik, sehingga lebih banyak ruang kabel boleh ditinggalkan di papan. Selain itu, semakin kecil lubang melalui, semakin kecil kapasitas parasit, semakin sesuai untuk sirkuit kelajuan tinggi. Dalam rekaan PCB yang padat tinggi, penggunaan botol yang tidak melalui dan pengurangan saiz botol telah membawa kepada peningkatan kos, dan saiz botol tidak boleh dikurangkan tanpa batas. Ia dipengaruhi oleh proses pengeboran dan elektroplating pembuat PCB. Had teknikal patut diberi pertimbangan seimbang dalam rekaan PCB kelajuan tinggi.