Технология PCB - техника проектирования больших скоростей PCB

In the deSign of high-speed печатная плата boards, via design is an important factor. It consists of holes, прокладка areas around the holes, and isolation areas of the POWER layer. обычно они делятся на три типа: слепое отверстие, buried holes and through holes. In theпанель печатная плата проектный процесс, through the analysis of the parasitic capacitance and parasitic inductance of the vias, some precautions in the high-speedпанель печатная плата via design are summarized.

сейчас, the конструкция панели печатная платаS широкое применение в области связи, computers, graphics and image processing, and all high-tech value-added electronic product designs are pursuing features such as low power consumption, low electromagnetic radiation, high reliability, miniaturization, and light weight. для достижения вышеупомянутых целей, via design is an important factor in high-speed печатная плата board design.

1. Via

Via is an important factor in multi-layer проектирование печатная плата. отверстие в основном состоит из трех частей, one is the hole; the other is the pad area around the hole; and the third is the isolation area of the POWER layer. процесс пропускания отверстий протекает химически осаждая слой металла на цилиндрической поверхности стенки проходного отверстия, соединяющий медную фольгу, которая должна быть соединена с промежуточным слоем, верхняя и нижняя сторона проходного отверстия состоит из обычных прокладки, форма может быть соединена непосредственно с линией снизу вверх, или нет связи. Vias can play the role of electrical connection, фиксирующее устройство. The schematic diagram of the via is shown in Figure 1.

Рисунок 1.

проходные отверстия обычно делятся на три категории: слепые, закопанные и сквозные.

слепая дыра находится на верхней и нижней поверхности печатной платы с определенной глубиной. Они используются для связи между поверхностью и внутренней линией ниже. глубина и диаметр отверстий обычно не превышают определённых пропорций.

закопанное отверстие означает соединительное отверстие, находящееся в внутренней части печатной платы и не распространяющееся на поверхность платы.

слепое отверстие и потайное отверстие находятся во внутренней части платы, в процессе образования через отверстие прохода перед слоем уплотнения и могут перекрываться в процессе формирования отверстий. отверстие, проходное через всю схему, может быть использовано для внутренних межсоединений или для установки компонентов в качестве установочных отверстий. Поскольку проходное отверстие легче реализовать в процессе, стоимость ниже, поэтому печатные платы обычно используют сквозное отверстие. классификация отверстий показана на рисунке 2.

Figure 2: Classification of vias

паразитная емкость

само отверстие имеет паразитную емкость по отношению к земле. If the diameter of the isolation hole on the ground layer of the via is D2, диаметр диафрагмы D1, the thickness of the печатная плата Да., and the dielectric constant of the board substrate is E, затем паразитная емкость отверстия примерно равна: с = 1.41ETD1/(D2-D1)

The main effect of the parasitic capacitance of the via hole on the circuit is to prolong the rise time of the signal and reduce the speed of the circuit. Чем меньше емкость, the smaller the effect.

3. Parasitic inductance of vias

The via itself has parasitic inductance. при проектировании скоростных поездов digital circuits, the harm caused by the parasitic inductance of the via is often greater than the influence of the parasitic capacitance. паразитная последовательная индуктивность проходного отверстия ослабит функции обходного конденсатора и ослабит фильтрующий эффект всей энергосистемы. если l означает индуктивность проходного отверстия, h is the length of the via, D диаметр центральной отверстия, паразитная индуктивность пропускания соответствует:

I = 5.08h * lnyi * 4h / d ï * 137ed + + 1

из формулы видно, что диаметр проходного отверстия меньше влияет на индуктивность, а длина проходного отверстия больше всего влияет на индуктивность.

4. метод непроницаемых отверстий

непроницаемые отверстия включают в себя слепые и закопанные отверстия. в рамках технологий, не связанных с пробивкой отверстий, применение слепых отверстий и отверстий может значительно уменьшить размеры и качество печатная плата, уменьшить число этажей, повысить электромагнитную совместимость, увеличить характеристики электронной продукции, снизить издержки и упростить и ускорить процесс проектирования.

In traditional проектирование печатная плата обработка, through holes can bring many problems. фёрст, they occupy a large amount of effective space, Следующий, a large number of through holes are densely packed in one place, Это также создает большие препятствия для прокладки внутренней оболочки многослойной пленки печатная плата. Эти проходные отверстия занимают пространство, необходимое для прокладки проводов, and they intensively pass through the power supply and the ground. поверхность слоя электропроводки также разрушает импедансную характеристику пласта электропитания, что приводит к потере заземления электропитания. а традиционные методы механического бурения в 20 раз превысят технический объем непроницаемого отверстия.

In проектирование печатная плата, Хотя размеры паяльного диска и проходного отверстия постепенно уменьшаются, if the thickness of the board layer is not proportionally reduced, соотношение сторон проходного отверстия увеличится, а увеличение удлинения проходного отверстия снижает надёжность. с развитием передовых технологий лазерного перфорирования и плазменной сушки, it is possible to apply non-penetrating small blind holes and small buried holes. если диаметр этих непроницаемых отверстий равен 0.3 мм, the parasitic parameters will be About 1/первичное обычное отверстие, which improves the reliability of the печатная плата. техника непроницаемых отверстий, there are few large vias on the печатная плата, Это может предоставить больше пространства для маршрутизации.

оставшееся пространство может быть использовано для защиты больших площадей в целях улучшения характеристик EMI / RFI. В то же время, более большое остаточное пространство может быть использовано для внутренней оболочки, частично экранированного оборудования и ключевых сетевых кабелей, с тем чтобы они имели оптимальные электрические характеристики. использование непроницаемых отверстий облегчает вывод выводных пят устройства, облегчает проводку в таких высокоплотно защищенных устройствах, как устройства с упаковкой в BGA, сокращает длину проводов и удовлетворяет требованиям в отношении хронологического порядка высокоскоростных схем.

5. обычный выбор печатная плата

In ordinary проектирование печатная плата, паразитная емкость и паразитная индуктивность через отверстие не оказывают большого влияния на свойства прибора проектирование печатная плата. для слоя 1 - 4 проектирование печатная плата, 0.36mm/0.61 мм/1.обычный выбор 02mm, (drilling/pad/POWER isolation Area) vias are better. For some signal lines with special requirements (such as power lines, заземление, clock lines, сорт.), Вы можете выбрать 0.41mm/0.81 мм/1.32 мм отверстие, можно также использовать другие размеры в зависимости от реальной ситуации. .

проектирование высокоскоростных отверстий печатная плата

анализ паразитных свойств через отверстие выше, we can see that in high-speed проектирование печатная плата, кажущееся простым сквозным отверстием часто оказывает огромное негативное воздействие на проектирование схемы. In order to reduce the adverse effects caused by the parasitic effects of the vias, the following can be done in the design:

(1) Choose a reasonable via size. общая плотность по многоуровням проектирование печатная плата, it is better to use 0.25 мм/0.51mm/0.91mm (drilled holes/pads/POWER isolation area) vias; for some high-density печатная платаs, 0.20 мм/0.46 can also be used For vias of mm/0.86 мм, you can also try non-through vias; for power or ground vias, you can consider using a larger size to reduce impedance;

2) с учетом плотности отверстий на печатная плата, чем больше площадь разделения мощности, тем лучше, как правило, D1 = D2 + 0,41 мм

(3) The signal traces on the печатная плата should not be changed as much as possible, То есть, the vias should be reduced as much as possible;

(4) The use of a thinner печатная плата is beneficial to reduce the two parasitic parameters of the via;

(5) The power and ground pins should be made via holes nearby. The shorter the lead between the via hole and the pin, лучше, because they will increase the inductance. одновременно, the power and ground leads should be as thick as possible to reduce impedance;

(6) Place some grounding vias near the vias of the signal layer to provide a short-distance loop for the signal. Конечно, specific issues need to be analyzed in detail when designing. одновременно учитывать стоимость и качество сигнала, in high-speed проектирование печатная плата, дизайнер всегда хотел, чтобы проход был меньше, лучше, лучше, so that more wiring space can be left on the board. Кроме того, the smaller the via hole, Чем меньше паразитная емкость, более применимый к высокоскоростным схемам. In high-density проектирование печатная плата, использование непроницаемых отверстий и уменьшение размеров отверстий привели к увеличению затрат, и размер проходного отверстия не может быть бесконечно уменьшен. It is affected by печатная плата технология сверления и гальванизации. Technical limitations should be given balanced consideration in the via design of high-speed печатная платаs.