PCB Teknik - Yüksek hızlı PCB tasarımında vialar'ın negatif etkisini nasıl kaçırmak

Deli aracılığıyla temel bir konsept

Via, çok katı PCB'nin en önemli parçalarından biridir. Sürme maliyeti genelde PCB üretimin maliyetinin %30'a %40'e sahip olur. Kısa sürede, PCB'deki her deliğin aracılığı olarak adlandırılabilir. Funksiyona göre, flakalar iki türe bölünebilir: bir katlar arasındaki elektrik bağlantı için kullanılır; diğeri aygıtları düzeltmek veya pozisyonlamak için. İşlemle ilgili, bunlar genellikle üç kategoriye bölüler: kör, aracılığıyla ve aracılığıyla gömülür. Kör delik, basılı devre tahtasının üstünde ve a şağıdaki yüzeyinde bulundur ve belli bir derinliği var. Yüzey devreleri ve aşağıdaki devreleri bağlamak için kullanılır. Döşeğin derinliği genellikle belli bir ilişkisinden fazla değil. Gömülmüş delik, basılı devre tahtasının iç katındaki bağlantı deliğini gösterir. Bu devre tahtasının yüzeyine uzatmaz. Yukarıdaki iki tür delik PCB'nin iç katında bulundur. Laminizasyondan önce, delikten oluşturma süreci süreci tamamlamak için kullanılır ve birkaç iç katı oluşturma sürecinde kapılabilir.

Üçüncü türü delikten çağırılır ve bütün devre tahtasından geçer ve iç bir bağlantı veya komponentlerin yerleştirme deliği olarak kullanılır. Çünkü deliğin farkında olması daha kolay ve maliyetin daha düşük, çoğu basılı devre tahtaları diğer ikisinin yerine kullanır. Özel talimatlar olmadan aşağıda bahsettiği viallar delikler olarak kabul edilir.

Düzenleme noktasından bir delikten oluşur, bir delikten oluşur, bir de orta delikten oluşur, diğeri de delik deliğinin çevresindeki patlama bölgesidir. Bu iki parçanın büyüklüğü yolunun boyutunu belirliyor. Açıkçası, yüksek hızlı, yüksek yoğunluklu PCB tasarımında tasarımcılar her zaman bu yoldan daha küçük olmasını umuyorlar, böylece tahtada daha fazla yönlendirme alanı olabilir.

Ayrıca, bu yoldan daha küçük, kendi parazit kapasitesi daha küçük, bu hızlı devreler için daha uygun. Yine de delik boyutunu azaltmak maliyetin arttırıyor ve deliğin boyutunu sınırsız azaltılamaz. Dönüşüm ve patlama teknolojisi tarafından sınırlı: delik daha küçük sürüşüm zamanında, orta pozisyondan ayrılmak daha kolay. Ayrıca, deliğin derinliği deliğin altı kez diametrinden fazla olduğunda, deliğin duvarında üniforma bakır tarafını garanti etmek imkansız. Örneğin, normal 6 katlı PCB'nin kalınlığı (delik derinliğinden) normal şartlar altında 50 mil olursa, PCB üreticisi tarafından sağlayan sürükleme deliğinin diametri sadece 8 mil ulaşabilir. Lazer sürücü teknolojinin geliştirilmesiyle, sürücü deliğin büyüklüğü de küçük ve küçük olabilir. Genelde, 6 milden az veya eşit bir elması olan delikten mikropor denir. Mikroporlar sık sık HDI (yüksek yoğunluk bağlantı yapısı) tasarımında kullanılır. Mikroporous teknolojisi, vüyaların direk patlamasını sağlıyor. Bu devre performansını çok geliştirir ve sürücü alanı kurtarır.

Vias yayınlama hatları üzerindeki imfaz noktaları kesiyor, bu sinyal etkilenmesine sebep olabilir. Genelde, vüyaların ekvivalent engellemesi transmission hatlarının %12'den az. Örneğin, 50 ohm iletişim hatlarının engellemesi boğazları geçerken 6 ohm'a düşürür (bu boğazların boyutuna ve tabakaların kalıntısına bağlı, fakat azaltma değil). Fakat aracılığın impedans sonuçluğundan sebep olan yansıtma gerçekten çok küçük ve yansıtma koefitörü sadece (44-50) / (44 + 50) = 0,06 ve parazitik kapasitenin ve induktansının etkisine ulaştırılmasına neden olan problemler.

Parazitik kapasite ve aracılığı

Eğer yoldan geçen sol maske alanının diametri D2 ise, patlama alanının diametri D1'dir, PCB'nin kalınlığı t'dir ve substratının dielektrik constant ε'dir, yolculuğun parazitik kapasitesi yaklaşık C=1,41 ε TD1 / (d2-d1)dir.

Devre üzerindeki parazit kapasitesinin en önemli etkisi sinyalin yükselmesi ve devre hızını azaltmak. Örneğin, 50mil kalıntılı bir PCB için, eğer patlama diametri 20MIL olursa (sürükleme diametri 10mil olursa), ve solder maske diametri 40mil olursa, sonra yukarıdaki formül tarafından yolculuğun parazitik kapasitesini hesaplayabiliriz: C = 1,41x4.4x0,050x0.020 / (0,040-0.020) = 0,31pf. Bu kapasiteye sebep olan yükselme zamanı değişikliği: t10-90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2.2x0.31x (50 / 2) = 17.05ps

Bu değerlerden, tek aracılığın parazitik kapasitesinin etkisi a çık değildiğini görülebilir. Eğer karşılığında katı değiştirmek için tekrar kullanılırsa, dizaynda dikkatli düşünülmeli bir çoklu vial kullanılacak. Gerçek tasarımda, parazitik kapasitesi, aracılık ve bakra katı (anti patlama) arasındaki mesafeyi arttırıp ya da patlama diametrini azaltır.

Yüksek hızlı dijital devreyi tasarımında, yolculuğun parasitik etkisi yüzünden gelen zarar parasitik kapasitesinden daha büyükdür. Parazitik seri indukatörü, bypass kapasitesinin ve tüm güç sisteminin filtreleme etkinliğini zayıflatacak. Aşa ğıdaki empirik formül ü kullanabiliriz: l = 5.08h [ln (4h / D) + 1] arasındaki parazitik induktansını hesaplamak için, h yolun uzunluğudur ve D orta deliğin diametridir. Formülden görülebilir ki, yolun elmesinin induktans üzerinde küçük etkisi vardır, halbuki deliğin uzunluğu induktans üzerinde etkisi vardır. Yine de yukarıdaki örnekleri kullanarak, induktans kullanarak böyle hesaplayabiliriz: l = 5,08x0.050 [ln (4x0.050 / 0.010) + 1] = 1,015nh. Eğer sinyalin yükselmesi saati 1ns ise, eşit impedansı: XL = π L / t10-90 = 3.19 Ω. Bu impedans yüksek frekans akışı geçtiğinde görmezden gelemez. Güç katmanı ve stratum ile birleştirirken bypass kapasitesinin iki viadan geçmesi gerektiğini belirtilmeli, bu yüzden yolculuğun parazitik etkisi ikiye katlanacak.

Viyatları nasıl kullanılacağız

Yukarıdaki parazit özelliklerinin analizi üzerinde, yüksek hızlı PCB tasarımında, basit viallar genellikle devre tasarımına büyük negatif etkiler getirir. Parazitik etkisinden çıkan negatif etkileri azaltmak için, tasarımda olanları yapmak için en iyisini deneyebiliriz:

1.Payat ve sinyal kalitesinin iki tarafından, boyutla mantıklı bir boyutlu seçin. Eğer gerekirse, farklı boyutların vialları düşünebilir. Örneğin, güç sağlaması veya yeryüzü kabloları için daha büyük boyutlar impedans düşürmek için kullanılabilir, küçük viallar sinyal düzenlemesi için kullanılabilir.

2.Yukarıda tartıştığı iki formülden, daha ince PCB kullanımının, aracılığın iki parazitik parametrini azaltmak için faydalı olduğunu anlayabilir.

3.PCB tahtasındaki sinyal sürücüsünün katmanını değiştirmeye çalışın, yani gereksiz kullanmayı deneyin.

4.Güç sağlığı ve toprak yüksekliğinin yakın tarafından sürülmesi gerekiyor, ve bu aralığın ve pinin arasındaki ilk kısa sürmesi gerekiyor. Eğer ekvivalent induktans azaltmak için paralel olarak birçok vial düşünebilir.

5.Sinyaller için yakın döngü sağlayabilmek için sinyal katı değişikliklerinin yanına bazı yerleştirilmiş viallar koyun. Bazı soğuk yerleştirme vialları PCB tahtasına bile yerleştirilebilir.

6.Yüksek yoğunlukla yüksek hızlı PCB için mikro aracılığı düşünebilir.