Дизайн PCB - Анализ характеристик перфорации PCB

Слепое отверстие расположено на верхней и нижней частях печатной платы и имеет определенную глубину. Они используются для соединения поверхностных линий с внутренними линиями ниже. Глубина отверстия обычно не превышает определенного соотношения (апертуры). Под погребенным отверстием понимается соединительное отверстие, расположенное внутри печатной платы и не простирающееся до поверхности платы. Оба типа отверстий расположены во внутреннем слое монтажной платы и выполняются с помощью процесса образования сквозных отверстий до ламинирования, а также могут перекрывать несколько внутренних слоев при образовании перфорации. Третий тип называется отверстием. Это отверстие проходит через всю монтажную плату и может быть использовано для достижения внутреннего межсоединения или в качестве отверстия для позиционирования, установленного компонентом. Поскольку сквозное отверстие легче реализовать в процессе и дешевле, оно используется в большинстве печатных плат, а не в двух других сквозных отверстиях. Если не предусмотрено иное, следующие перфорации считаются перфорированными.

С точки зрения конструкции, перфорация состоит в основном из двух частей, одна из которых представляет собой промежуточную скважину, а другая - область прокладки вокруг скважины. Размер этих двух частей определяет размер отверстия. Очевидно, что в высокоскоростном и плотном дизайне PCB дизайнеры всегда хотят, чтобы чем меньше отверстие, тем лучше, чтобы на панели оставалось больше места для проводки. Кроме того, чем меньше перфорация, тем меньше ее собственная паразитическая емкость. Чем меньше он, тем больше он подходит для высокоскоростных схем. Однако уменьшение размера отверстия также приводит к увеличению затрат, и размер перфорации не может быть уменьшен бесконечно. Он ограничен такими технологическими методами, как бурение и гальваническое покрытие: чем меньше отверстие, тем больше скважины, тем дольше требуется время, тем легче отклоняться от центрального положения; И когда глубина отверстия превышает диаметр отверстия в 6 раз, нет гарантии, что стенка отверстия будет равномерно покрыта медью. Например, толщина обычной шестислойной пластины ПХБ (глубина отверстия) составляет около 50 миль, поэтому минимальный диаметр скважины, который может предложить производитель ПХБ, может достигать только 8 миль.

Паразитическая емкость самой перфорации имеет паразитную емкость к земле. Если известно, что диаметр изолированного отверстия на перфорированном заземлении составляет D2, диаметр перфорированного сварного диска - D1, а толщина пластины PCB - T, диэлектрическая константа пластины - Isla мк, паразитная емкость перфорации приблизительно: C = "1".41 Isla мкTD1 / (D2 - D1) паразитная емкость перфорации оказывает основное влияние на схему, так как удлинение времени подъема сигнала уменьшает скорость цепи. Например, для ПХБ толщиной 50 миль, если используется перфорация с внутренним диаметром 10 миль и диаметром сварного диска 20 миль, а расстояние между сварным диском и медной областью заземления составляет 32 мили, мы можем использовать вышеприведенную формулу для приближения к перфорации. Паразитная емкость примерно: C = 1,41 x4.0x0.020 / (0032 - 0.020) = 0517pF, а время подъема, вызванное этой частью емкости, изменяется следующим образом: T10 - 90 = 2,2C (Z0 / 2) = 2,2 x0517 x (55 / 23,28 x). Из этих значений видно, что, хотя эффект задержки подъема, вызванный паразитическими конденсаторами с отдельными перфорациями, не очевиден, проектировщикам следует тщательно рассмотреть возможность многократного переключения перфораций между слоями в линии следа.

Паразитическая индуктивность перфорации аналогична, и в перфорации присутствуют паразитная индуктивность и паразитная емкость. При проектировании высокоскоростных цифровых схем паразитная индуктивность перфорации часто наносит больший ущерб, чем паразитная емкость. Его паразитная последовательная индуктивность ослабляет вклад шунтирующих конденсаторов и ослабляет фильтрационный эффект всей энергосистемы. Мы можем просто рассчитать приблизительную паразитную индуктивность перфорации по следующей формуле: L = "5".08h [ln (4h / d) + 1], где L является индуктивностью перфорации, h - длиной перфорации, d - диаметром центрального отверстия. Из формулы видно, что диаметр перфорации оказывает меньшее влияние на индуктивность, а длина перфорации оказывает наибольшее влияние на индуктивность. Используя приведенный выше пример, индуктивность перфорации может быть рассчитана следующим образом: L = 5.08x0.050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1,015nH. Если время подъема сигнала составляет 1ns, его эквивалентное сопротивление составляет: XL = NIL / T10 - 90 = 3.19. Это сопротивление больше нельзя игнорировать при прохождении высокочастотного тока. Особое внимание следует обратить на то, что при соединении плоскости питания и плоскости заземления шунтирующий конденсатор должен проходить через два перфорации, так что паразитическая индуктивность перфорации будет экспоненциально увеличиваться.

Конструкция перфорации в высокоскоростном PCB. Из приведенного выше анализа паразитических свойств перфорации мы видим, что, казалось бы, простые перфорации в высокоскоростной конструкции PCB часто оказывают большое негативное влияние на конструкцию схемы. Эффект Чтобы уменьшить неблагоприятные эффекты, вызванные паразитическим эффектом перфорации, при проектировании могут быть выполнены следующие действия:

1. Выбор разумного размера по размеру с учетом стоимости и качества сигнала. Например, для проектирования PCB модуля памяти 6 - 10 слоев лучше использовать перфорацию 10 / 20 Mil (бурение / сварочный диск). Для некоторых небольших размеров с высокой плотностью вы также можете попробовать использовать 8 / 18 Mil. Дырка В современных технических условиях трудно использовать меньшие перфорации. Для перфорации питания или заземления можно рассмотреть возможность использования большего размера для снижения сопротивления.

Две формулы, рассмотренные выше, позволяют сделать вывод о том, что использование более тонкого ПХД способствует уменьшению двух паразитических параметров перфорации.

Старайтесь не менять количество слоев сигнальных следов на панели PCB, то есть старайтесь не использовать ненужные перфорации.

Подключатели питания и заземления должны быть сверлены поблизости, а провода между перфорациями и выводами должны быть как можно короче, поскольку они повышают индуктивность. В то же время источник питания и заземление должны быть как можно толще, чтобы уменьшить сопротивление. Bayeneng Network является дочерней компанией Qinji Group и является ведущей платформой обслуживания электронной промышленности в Китае. Он предлагает онлайн - компоненты, покупку датчиков, настройку PCB, распределение BOM, выбор материалов и другие комплексные решения цепочки поставок электронной промышленности, единое целое для удовлетворения общих потребностей малых и средних клиентов электронной промышленности.

5. Установка некоторых заземленных сквозных отверстий вблизи сквозных отверстий в сигнальном слое для обеспечения ближайшего кольца сигнала. Можно даже разместить большое количество избыточных заземленных отверстий на панели PCB. Конечно, дизайн требует гибкости. Модель перфорации, о которой говорилось выше, представляет собой случай, когда на каждом слое имеется сварочный диск. Иногда мы можем уменьшить или даже удалить прокладки некоторых слоев. Особенно, когда плотность перфорации очень высока, это может привести к образованию разъединения, которое отделяет кольца в медном слое. Чтобы решить эту проблему, помимо перемещения места пробоины, мы также можем рассмотреть возможность размещения пробоины на медном слое. Размер диска уменьшается.