Технология PCB - как избежать отрицательных последствий просачивания

1 Basic concept of via hole

Via is one of the most important parts of многослойный PCB. Расходы на бурение скважин обычно составляют от 30 до 40% стоимости производства PCB. Короче говоря, every hole on a PCB can be called a via. по функции, vias can be divided into two types: one is used for electrical connection between layers; the other is for fixing or positioning devices. в отношении процесса, these vias are generally divided into three categories: blind via, скрытый канал и проход. The blind hole is located on the top and bottom surface of printed circuit board, и есть определенная глубина. она используется для соединения поверхностных и внутренних схем ниже. The depth of the hole is usually not more than a certain ratio (aperture). Buried hole refers to the connecting hole in the inner layer of printed circuit board, не растянутая на поверхность платы. Эти два типа отверстий расположены внутри PCB. предламинарный, the through-hole molding process is used to complete the process, в процессе образования сквозных отверстий несколько внутренних слоев могут перекрываться.

Третий тип называется сквозным отверстием, которое проходит через всю схему и может быть использовано для внутренних межсоединений или установочных отверстий в качестве элемента. Большинство печатных плат используют его вместо двух других ввиду того, что проход через отверстие легче осуществить и обходится дешевле. Упомянутые ниже пропускные отверстия (без особых указаний) считаются пористыми.

с точки зрения конструкции, отверстие для прохода состоит из двух частей: одной - из промежуточной скважины, а другой - из прилегающей к ней площадки под прокладкой. размер этих двух частей определяет размер проходного отверстия. Очевидно, что при проектировании высокоскоростной и плотной PCB конструкторы всегда хотят, чтобы проход был меньше, чем лучше, чтобы на платы было больше места для монтажа. Кроме того, чем меньше проходное отверстие, тем меньше его собственная паразитная емкость, тем лучше подходящая для высокоскоростных цепей. Однако уменьшение размеров отверстий приводит к увеличению расходов, и уменьшение размеров отверстий не может быть неограниченным. она ограничена технологией бурения и гальванизации: чем меньше скважина, тем больше время ее бурения, тем легче отходить от ее центрального положения. Кроме того, если глубина отверстия в шесть раз выше диаметра отверстия, то невозможно обеспечить равномерное омеднение стенок отверстия. например, если толщина обычной 6 - слойной PCB (глубина отверстия) составляет 50 мм, то в нормальных условиях производители PCB обеспечивают диаметр отверстия только в 8 милях. по мере развития технологии лазерного бурения размер сверления также может уменьшаться. обычно проходное отверстие диаметром меньше или равно 6 мм называется микропористым. микропористость обычно используется при проектировании HDI (конструкция межсоединений высокой плотности). техника микропористости допускает прямое пробивание на паяльном диске, что значительно повышает производительность цепи и экономит пространство для прокладки проводов.

high speed PCB design

чрезмерная дыра - это точка разрыва импедансов линии передачи, которая может привести к отражению сигнала. В общем, эквивалентное сопротивление через отверстие примерно на 12% ниже, чем эквивалентное сопротивление линии передачи. например, сопротивление линии передачи 50 ом при проходе через отверстие уменьшится на 6 ом (это связано с размерами отверстия и толщиной доски, но не с уменьшением). Однако на практике рефлексы, вызванные разрывом импеданса через отверстие, очень малы, и коэффициент отражения составляет всего (44 - 50) / (44 + 50) = 0,06.

паразитная емкость и индуктивность

паразитная емкость отверстия составляет приблизительно C = 1,41 {мктD1 / (D2 - D1) = 1,41 @.

паразитная емкость проходного отверстия главным образом влияет на цепь, удлиняя время нарастания сигнала и снижая скорость цепи. например, для PCB толщиной 50 мм, если проходной арочный диаметром 20 мм (диаметр отверстия - 10 мм) и отклоняющий электрод диаметром 40 мм, то паразитная емкость отверстия, рассчитанная по вышеуказанной формуле, может быть приближена к расчету: C = 1,41x4. 4x0. 050x0. 020 / (0040-0.020) = 03pf. время нарастания емкости изменяется: t10 - 90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2,2x0. 31x (50 / 2) = 17.05ps

Эти значения указывают на то, что, хотя воздействие паразитной емкости одного проходного отверстия не является очевидным, при повторном использовании проходного отверстия в проводке для переключения слоев будет использоваться несколько проходных отверстий, которые следует тщательно учитывать при проектировании. при фактическом проектировании паразитная емкость может быть уменьшена путем увеличения расстояния между отверстием и медным слоем (обратная сварная тарелка) или путем уменьшения диаметра паяльного диска.

при проектировании высокоскоростных цифровых схем вредность паразитной индуктивности через отверстие часто превышает опасность паразитной емкости. его паразитная последовательная индуктивность уменьшает вклад блокированной емкости и снижает эффективность фильтрации всей энергосистемы. Мы можем просто рассчитать паразитную индуктивность отверстий, используя следующие эмпирические формулы: l = 5,08h [ln (4h / D) + 1], где l является индуктивностью отверстия, h - длина отверстия, а D - диаметр центральной отверстия. из формулы видно, что диаметр проходного отверстия почти не влияет на индуктивность, а длина проходного отверстия влияет на индуктивность. все еще Используйте эти примеры, мы можем вычислить индуктивность проходного отверстия следующим образом: l = 5. 08x0. 050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1015 NH. если время нарастания сигнала составляет 1 НС, то эквивалентное сопротивление составляет: XL = восприимчивость. при прохождении электрического тока высокой частоты это сопротивление не может быть проигнорировано. Следует отметить, что при соединении силовых пластов и пластов шунтирующая емкость должна проходить через два отверстия, в результате чего паразитная индуктивность перехода через них удвоится.

"как использовать отверстие

из вышеприведенного анализа паразитных свойств отверстий следует, что при проектировании высокоскоростных PCB, как представляется, простые перерывы часто оказывают значительное негативное воздействие на проектирование схем. в целях уменьшения негативного воздействия паразитного эффекта пористости мы можем сделать все возможное для того, чтобы:

1. Выберите разумный размер отверстия с точки зрения как стоимости, так и качества сигнала. при необходимости можно рассмотреть вопрос об использовании различных размеров перерывов. например, в случае перебоев в электроснабжении или заземлении можно использовать более крупные размеры для снижения импедансов, тогда как меньшие перерывы могут использоваться для сигнальной проводки. Конечно, с уменьшением размеров отверстий соответствующие затраты также возрастут.

из двух рассмотренных выше формул можно сделать вывод о том, что использование более тонкой PCB может способствовать сокращению двух паразитных параметров, через которые просачиваются отверстия.

Постарайтесь не менять сигнальную проводку на панелях PCB, т.е.

4. питание и заземляющий штырь должны сверлить вблизи, and the shorter the lead between the via and the pin, лучше. In order to reduce the equivalent inductance, можно подумать о нескольких параллельных отверстиях.

5. установить заземленные проходные отверстия рядом с отверстиями для обеспечения замкнутости сигнала. Некоторые избыточные заземляющие отверстия могут быть даже размещены на панелях PCB.

для высокоскоростных PCB, требующих высокой плотности, можно рассмотреть вопрос о микроканалах.