Технология PCB - Не дайте просунуть всю схему

Сверление является одним из важных компонентов многослойной печатной платы.Стоимость сверления обычно составляет от 30 до 40 % от стоимости изготовления печатной платы. Короче говоря, каждое отверстие на печатной плате можно назвать сквозным.

с функциональной точки зрения, перерывы можно разделить на две категории:

Используется в качестве электрического соединения между слоями;
Используется для фиксации или позиционирования устройств;
С точки зрения технологического процесса эти перегородки обычно делятся на три категории:

Слепой через

Похоронен через

Через

Слепое отверстие

Оно располагается на верхней и нижней поверхностях печатной платы и имеет определенную глубину, для подключения поверхностных и нижних внутренних контуров. Глубина отверстия обычно не превышает определенного соотношения (апертуры).

закопать отверстие

соединительное отверстие, расположенное на внутренней поверхности печатной платы, которое не выходит на поверхность печатной платы. Эти два типа отверстий расположены внутри печатной платы и выполняются в процессе формирования сквозных отверстий перед ламинированием, причем в процессе формирования сквозных отверстий несколько внутренних слоев могут перекрываться.

сквозное отверстие

Такое отверстие проникает на всю печатную плату и может использоваться для внутреннего соединения или в качестве отверстия для установки компонентов. Потому что что проход отверстий легче в процессе, стоимость ниже, большинство печатных плат используют его вместо двух других типов сквозных отверстий. Следующее отверстие, если не указано иное, считается сквозным.

с точки зрения конструкции отверстие состоит из двух частей:

Буровое отверстие

Площадка вокруг бурового отверстия

Размер этих двух частей определяет размер отверстия. Очевидно, что при проектировании высокоскоростных и высокоплотных печатных плат разработчики всегда надеются, что пропуск отверстий будет лучше, чтобы на плате оставалось больше места для проводов. Кроме того, чем меньше сквозное отверстие, тем больше его паразитная емкость. Маленькие, больше подходят для высокоскоростных схем. Однако уменьшение размера отверстия также приводит к увеличению стоимости, и размер проходного отверстия не может быть бесконечно уменьшен. Она ограничена технологиями процесса, такими как сверление и нанесение покрытия: чем меньше отверстие, Чем больше скважин, тем больше их время, тем легче отклониться от центрального положения; а когда глубина отверстия превышает 6-кратный диаметр просверленного отверстия, нельзя обеспечить равномерное меднение стенки отверстия. Например, толщина (глубина сквозного отверстия) обычной 6-слойной панели печатной платы составляет около 50 мил, Таким образом, изготовитель печатной платы может предоставить минимальный диаметр отверстия только до 8 мм. С развитием технологии лазерного сверления размер отверстия может быть меньше. В целом, проходное отверстие диаметром меньше или равно 6. Микровиалы часто используются при проектировании HDI (High Density Interconnect Structure). Технология Microvia позволяет прокладывать виа непосредственно на площадке (Via-in-pad), что значительно улучшает характеристики схемы и экономит место для разводки.

влияние перерывов на передачу сигналов: паразитная емкость и паразитная индуктивность

Перерывы на линии передачи проявляются как разрывные точки сопротивлений, что приводит к отражению сигнала. обычно эквивалентное сопротивление проходного отверстия примерно на 12% ниже, чем эквивалентное сопротивление передающей линии. например, сопротивление линии электропередач 50 ом при проходе через отверстие уменьшится на 6 ом (в частности, это связано с размером и толщиной проходного отверстия, а не с абсолютным снижением). Однако на самом деле, отражение, вызванное разрывным сопротивлением отверстия, очень мало. коэффициент отражения составляет только: (44 - 50) / (44 + 50) = 0,06. проблемы, связанные с проходными отверстиями, в большей степени связаны с паразитной емкостью и индуктивностью. влияние.

само отверстие имеет паразитную емкость. если известно, что проходное отверстие имеет диаметр фотошаблона для сварки на слое, диаметр проходного отверстия составляет D1, толщина плиты PCB составляет T, а диэлектрическая постоянная пластины составляет МККМ, то паразитная емкость проходного отверстия примерно следующая:

C = 1.41. - все, что нужно, равны: t; D1 / (D2 - D1)

паразитная емкость пропускания через отверстие оказывает основное влияние на цепь, удлиняя время нарастания сигнала и снижая скорость цепи. например, для PCB толщиной 50 мили можно использовать указанную выше формулу для приближения размеров отверстий, если диаметр проходного паяльного диска составляет 20 мили (диаметр отверстия - 10 мили), а диаметр сварного фотошаблона - 40 мили.

C = 1.41 * 4.4 * 0050 / (0040-0.020) = 0331 pf

изменение времени нарастания, вызванное этой частью емкости, примерно следующее:

T10 - 90 = 2.2C (Z0 / 2) = 2.2: 0.31 (‧ 50 / 2) = 17.05ps

из этих значений можно сделать вывод о том, что, хотя влияние запаздывания подъёма, вызванного паразитной емкостью одного прохода, не является очевидным, если в регистрирующем канале неоднократно используется это отверстие для переключения между слоями, будет использоваться несколько проходных отверстий. Проект должен быть тщательно продуман. при фактическом проектировании паразитная емкость может быть уменьшена путем увеличения расстояния между отверстием и медной областью (обратная сварная тарелка) или путем уменьшения диаметра паяльного диска.

Паразитная емкость и паразитная индуктивность. при проектировании высокоскоростных цифровых схем вред от паразитных индуктивностей виа часто превышает влияние паразитных емкостей. паразитная последовательная индуктивность ослабляет вклад блокированной емкости, ослабляя эффект фильтрации всей системы питания. Мы можем использовать следующую эмпирическую формулу для простого расчета паразитной индуктивности виа:

L = 5.08 * h [ln (4) / d + 1]

среди них: L представляет собой индуктивность проходного отверстия h как длина проходного отверстия d как центральный диаметр отверстия.

из формулы видно, что диаметр проходного отверстия меньше влияет на индуктивность, а длина проходного отверстия больше всего влияет на индуктивность. все еще используйте вышеуказанные примеры, чтобы вычислить индуктивность отверстия:

L = 5.08 * 0050: [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1015 NH

если время нарастания сигнала составляет 1 НС, то эквивалентное сопротивление составляет:

Перевод на XL = 2/T=6.37 ©

когда ток высокой частоты проходит, это сопротивление больше не может быть проигнорировано. особое внимание следует обратить на то, что при соединении поверхностей электропитания и пластов блокирующие конденсаторы должны проходить через два отверстия,с тем чтобы паразитная индуктивность через них удвоилась.

Как использовать прокладки

из вышеприведенного анализа паразитных свойств отверстий следует, что при проектировании высокоскоростных PCB, как представляется, простые перерывы часто оказывают значительное негативное воздействие на проектирование схем. чтобы уменьшить негативные последствия паразитного эффекта отверстий, можно было бы, насколько это возможно, спроектировать: выбрать разумный размер отверстия с учетом стоимости и качества сигнала. при необходимости следует рассмотреть возможность использования различных размеров отверстий. например, для 6 - 10 - этажного модуля памяти PCB спроектирован:

лучше всего провести отверстие в 10 / 20 миля (сверление / прокладка). для некоторых компактных схем высокой плотности можно также попробовать пробить отверстие на 8 / 18 мм. в нынешних технических условиях трудно использовать небольшие пробоины. для питания или заземления через отверстие можно рассмотреть возможность использования больших размеров для снижения сопротивления. для сигнальных линий следа можно использовать меньше дырок. Конечно, с уменьшением размеров отверстий соответствующие затраты также возрастут.

Две Обсуждавшиеся выше формулы позволяют сделать вывод о том, что использование более тонкой PCB способствует снижению уровня пропускания двух паразитных параметров.

Постарайтесь не изменять слой на экране записи сигнала печатных плат,То есть, старайтесь не использовать лишние прокладки.

кабели питания и заземления должны пробиваться вблизи, а проводки между отверстиями и зажимами должны быть как можно короче, так как они повышают индуктивность. В то же время питание и заземление должны быть максимально толстыми, чтобы снизить сопротивление. рассмотреть возможность параллельного бурения нескольких отверстий, чтобы уменьшить эквивалентную индуктивность.

рядом с пробивкой в сигнальном слое установлены заземляющие отверстия, которые обеспечивают ближайший путь возврата сигнала. даже в PCB можно было бы поместить несколько лишних заземленных отверстий.

Для высокоплотных высокоскоростных печатных плат вы можете рассмотреть возможность использования микроотверстий.

Конечно, проектирование требует гибкости. Рассмотренная ранее модель сквозных отверстий - это случай, когда на каждом слое имеются площадки. иногда мы можем уменьшить или даже удалить площадки на некоторых слоях. особенно если плотность отверстий очень высока, это может привести к образованию канавки разрыва, которая разделяет петлю в медном слое. для решения этой проблемы, помимо перемещения положения сквозного отверстия, мы также можем рассмотреть возможность размещения отверстия на медном слое. Размер площадки уменьшается.