PCB Teknik - Yüksek hızlı PCB tasarımında delikler tarafından sebep olan negatif etkilerden nasıl kaçınmak

İlk olarak, deliğin temel bir konsepti

Döşekten (VIA) çok katı PCB'nin önemli bir parçası ve sürükleme deliklerinin maliyeti genelde PCB tahtasının yapımının %30'a %40'e sahiptir. Basit olarak, PCB'deki her deliğin geçiş deliği denilebilir. Funksiyona göre, delik iki kategoriye bölünebilir: bir katlar arasındaki elektrik bağlantı için kullanılır; Diğeri aygıt ayarlama veya pozisyon için kullanılır. Bu süreç hakkında, bu delikler genellikle üç kategoriye bölüler, yani kör, aracılığıyla ve aracılığıyla gömülür. Kör delikler PRINTED devre tahtasının üstünde ve a şağıdaki yüzeylerinde bulunuyor ve aşağıdaki devre ile yüzeyi bağlamak için belli bir derinlik var. Döşeklerin derinliği genellikle belli bir ilişkisinden fazla değildir. Gömülmüş delikler, basılı devre tahtasının yüzeyine uzanmayan basılı devre tahtasının iç katında bağlantı delikleridir. İki tür delikler devre tahtasının iç katında yerleştirilir. Bu, laminasyondan önce delik tarafından tamamlanmış, ve birkaç iç katı delik oluşturulmasında birkaç iç katı kapatılabilir.

Üçüncü türü, delikler arasından adlandırılmış, bütün devre tahtasından geçiyor ve iç bağlantılar ya da komponentler için delikler yükselmek ve yerleştirmek için kullanılabilir. Çünkü delikten geçen süreçte uygulanmak daha kolay, maliyetin düşük, bu yüzden çoğu basılı devre tahtaları kullanılır, diğer iki tür delikten geçen diğer türden değil. Özel açıklama olmadan delikler arasındaki indiriler delikler arasındaki olarak kabul edilir. Bir bakış noktasından bir delikten oluşan iki parçadan oluşan bir delikten birisi ortadaki delikten oluşan, diğeri de delik deliğin in çevresindeki patlama bölgesidir. Bu iki parçanın büyüklüğü deliğin boyutunu belirliyor. Görünüşe göre, yüksek hızlı, yüksek yoğunluk PCB tasarımında tasarımcı her zaman deliğin mümkün olduğunca küçük olmasını istiyor. Bu örnek daha küçük yönlendirme alanını bırakabilir. Ama delik boyutu aynı zamanda fiyat arttırıyor ve deliğin boyutunu sınırsız azaltılamaz. Bu, sürüşüm, fırlatma ve diğer teknoloji ile sınırlı. Bu delik daha küçük, sürüşmek daha uzun, merkezden ayrılmak daha kolay. Döşeğin derinliği deliğin altı kez diametrinden fazlası olduğunda, deliğin üniformalı bakır tarafından garanti etmek imkansız. Örneğin, normal 6 katlı PCB tahtasının kalınlığı (delik derinliğinden) 50Mil olursa, PCB üreticisi normal şartlarda 8Mil delik diametrini sağlayabilir. Lazer sürücü teknolojinin geliştirilmesiyle, sürücü boyutları da daha küçük ve daha küçük olabilir. Genelde, deliğin elması 6 mil'den az ya da eşittir, bunu mikro delik diyoruz. Mikrohollar sık sık HDI (yüksek yoğunluk Arayüz bağlantı yapısı) tasarımında kullanılır. Mikrohol teknolojisi deliğin direkten patlaması (VIA-in-pad) üzerinde vurulmasına izin verir. Bu, devre performansını büyük geliştirir ve sürücü alanı kurtarır.

Transfer çizgisindeki delikten geçen bir kırılma noktasıdır, bu da sinyalin yansımasına neden olur. Genelde, deliğin aynı engellemesi, yayın hatının %12'inden az. Örneğin, 50ohm iletişim çizgisinin engellemesi, delikten geçtiğinde 6 ohm'a düşecek (özellik deliğin ve plate kalınlığının boyutuna bağlı, azalmamış). Ancak, delikten impedans sonuçlamasına sebep olan yansıtma gerçekten çok küçük ve yansıma koefitörü sadece :(44-50)/(44+50)=0,06. Bu delik nedeniyle ilgili sorunlar parasitik kapasitenin ve etkisinin etkisine daha odaklanıyor.

Parazitik kapasite ve delikten etkilenme

Parazitik yol kapasitesi deliğinde var. Eğer yerleştirme katının deliğinin karıştırma bölgesinin diametri D2 ise, karıştırma bölgesinin diametri D1'dir, PCB tahtının kalıntısı T'dir ve substratının dielektrik constant ε'dir, deliğin parazitik kapasitesi yaklaşık C=1,41εTD1/(D2-D1).

Devre üzerinde parazitik kapasitesinin en önemli etkisi sinyal yükselmesi ve devre hızını azaltmak. Örneğin, 50Mil kalıntısı olan PCB tahtası için, eğer deliğin elmesi 20Mil (sıkışın elmesi 10Mil) olursa ve solcu bloğunun elmesi 40Mil olursa, Yukarıdaki formül tarafından deliğin parazitik kapasitesini yaklaştırabiliriz: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF Kapacitör tarafından sebep olan yükselme zamanı değiştirmesi yaklaşık: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps

Bu değerlerden, yükselmeye ve yavaşlatmalarında tek deliğin parazitik kapasitesinin etkisi a çık olmadığını görülebilir. Eğer katı-katı dönüşünde değiştirmek için çoklu delik kullanılırsa, çoklu delik kullanılacak ve tasarımda dikkatli düşünülecek. Praktik tasarımda, parazit kapasitesi delik ve bakır yerleştirme bölgesi arasındaki mesafeyi artırarak (anti-patlama bölgesi) veya patlama diametrini azaltır.

Yüksek hızlı dijital devreyi tasarımında, deliğin parazitik etkisi parazitik kapasitesinden daha zararlı. Parazitik seri indukatörü bypass kapasitesinin katkısını zayıflatır ve tüm güç sisteminin filtreleme etkinliğini azaltır. L=5.08h[ln(4h/d)+1] L'nin deliğin induktansını ifade ettiği yerde, h deliğin uzunluğu ve D orta deliğin diametridir. Denklemden görülebilir ki deliğin elmesi induktans üzerinde küçük etkisi var, ama deliğin uzunluğu induktans üzerinde etkisi var. Yukarıdaki örnekleri tekrar kullanarak, delikten çıkan induktans L=5.08x0.050[ln(4x050/0.010)+1]= 1.015nh olarak hesaplanabilir. Eğer sinyal yükselmesi zaman 1ns ise eşit impedans boyutu XL=πL/T10-90=3.19 Ï 1377dir. Bu impedans yüksek frekans akışının bulunduğunda görmezden gelemez. Özellikle, baypass kapasitörü, temin katını formasyonuna bağlamak için iki delikten geçmesi gerekiyor, böylece deliğin parazitik etkinliğini iki katlamak için.

Üç, deliğin nasıl kullanılacağını

Yukarıdaki deliklerin parazitik özelliklerinin analizi üzerinde, yüksek hızlı PCB tasarımında, görünüşe göre basit delikler sık sık devre tasarımına büyük negatif etkiler getirir. Delinin parasitik etkisini azaltmak için tasarımda böyle yapabiliriz:

1. Parayı ve sinyal kalitesini düşünerek mantıklı bir delik boyutu seçildi. Eğer gerekirse, farklı delik boyutlarını kullanarak düşünün. Örneğin, güç ya da toprak kabloları için, impedans düşürmek için büyük boyutları kullanarak ve sinyal düzenlemek için küçük delikler kullanarak düşünün. Elbette, delik ölçüsü azaldığında, uygun maliyetler arttırılacak.

2. Yukarıda tartıştığı iki formül, daha ince PCB tahtalarının kullanımının perforasyonun iki parazit parametrisini azaltmak için yardımcı olduğunu gösteriyor.

3. PCB tahtasında sinyal düzenlemesi mümkün olduğunca kadar katı değiştirmemeli, yani mümkün olduğunca gereksiz delikler kullanmayın.

4. Elektrik tasarımının ve toprakların en yakın delikte sürülmesi gerekiyor, ve delik ve pinler arasındaki ilk mümkün olduğunca kısa olmalı. Ekvivalent etkisini azaltmak için birçok delikten paralel olarak düşünebilir.

5. Sinyal için yakın bir döngü sağlamak için sinyal katlama deliklerinin yakınlarına yerleştirilir. PCB'ye daha fazla yer deliklerini bile koyabilirsin.

6. Yüksek yoğunlukla yüksek hızlı PCB tahtası için mikro delikler düşünülebilir.