Multi bordo IATF16949 del PWB di strato HDI sepolto via il PWB

Wcappello ètramite nel PCB?E la sua capacità parassita e induttanza parassita

Etichetta#PCBprogetto,MultistratoPCB, PCB di interconnessione ad alta densità

Foro del circuito stampatoS

Via è una delle parti importanti del PCB multistrato e il costo della perforazione rappresenta solitamente dal 30% al 40% del costo della fabbricazione del PCB.In breve, ogni foro nel PCB può essere chiamato via.Dal punto di vista della funzione, il foro

si possono suddividere in due categorie: una serve come collegamento elettrico tra gli strati, l'altra serve come fissaggio o posizionamento del dispositivo.Questi fori sono generalmente divisi in tre tipi, vale a dire foro cieco (blind via), foro interrato (buried via) e foro passante (through via).

1.1 Composizione diHoli

Il foro cieco si trova sulla superficie superiore e inferiore del circuito stampato e ha una certa profondità per il collegamento tra la linea superficiale e la linea interna sottostante.La profondità del foro di solito non supera un certo rapporto (apertura).Il foro sepolto è un foro di collegamento situato nello strato interno del circuito stampato, che non si estende alla superficie del circuito.

I due tipi di fori di cui sopra si trovano nello strato interno del circuito stampato.Il processo di formazione del foro passante viene utilizzato prima della laminazione e diversi strati interni possono essere sovrapposti durante la formazione del foro passante.

Il terzo è chiamato foro passante, che passa attraverso l'intero circuito stampato.Può essere utilizzato per interconnettere internamente o come foro di installazione per i componenti.Poiché il foro passante è più facile da realizzare e il costo è basso, viene utilizzato nella maggior parte dei circuiti stampati al posto degli altri due.I fori di seguito menzionati, senza particolari indicazioni, sono considerati fori passanti.

Dal punto di vista del design, un foro è composto principalmente da due parti, una è il foro centrale (foro), l'altra è l'area del cuscinetto attorno al foro, vedi sotto.La dimensione di queste due parti determina la dimensione del foro.Chiaramente, dentro

progettazione PCB ad alta velocità e ad alta densità, i progettisti vogliono sempre che i fori siano più piccoli, meglio è, in modo che possa lasciare più spazio di cablaggio sulla scheda.

Inoltre, più piccolo è il foro, minore è la sua stessa capacità parassita e più adatto per circuiti ad alta velocità.La riduzione della dimensione del foro determina l'aumento del costo e la dimensione del foro non può essere ridotta senza restrizioni.È limitato dalla tecnologia di perforazione e galvanica e così via.

Più piccolo è il foro, più tempo ci vuole per praticare il foro e più facile è deviare dalla posizione centrale;e quando la profondità del foro supera 6 volte il diametro del foro, non può essere garantito che la parete del foro possa essere ramata uniformemente.Ora, ad esempio, lo spessore normale di un PCB (profondità del foro passante) è di 1,6 mm, quindi il diametro minimo del foro fornito dal produttore del PCB può raggiungere solo 0,2 mm.

1.2 ParassitaCcapacità divias

La via stessa ha una capacità parassita a terra.Dove è noto che il diametro del foro isolante sullo strato di massa è D2, il diametro del via pad è D1, lo spessore del PCB è T, la costante dielettrica del substrato è ε, quindi la vale del parassita capacità attraverso il foro è approssimativamente come segue:

C=1.41εTD1/(D2-D1).

L'effetto principale della capacità parassita attraverso il foro è quello di prolungare il tempo di salita del segnale e ridurre la velocità del circuito.Ad esempio, una scheda PCB con uno spessore di 50 mil, se si utilizza una via con un diametro interno di 10 mil e un diametro del pad di 20 mil, una distanza di 32 mil tra il pad e l'area di terra del rame, allora possiamo ottenere approssimativamente la capacità parassita della via da quanto sopra formula: C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF.La quantità variabile di questa parte della capacità causata dal tempo di salita è: T10-90=2.2 C (Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28 ps.

Da questi valori si evince che sebbene non sia evidente l'utilità del ritardo di salita causato dalla capacità parassita di una singola via, il progettista dovrebbe tenere in considerazione che se le vie multiple vengono utilizzate tra layer.

1.3 ParassitaIOnduttanza divias

Oltre alla capacità parassita, esiste contemporaneamente un'induttanza parassita attraverso le vie.Nella progettazione di circuiti digitali ad alta velocità, il danno causato dall'induttanza parassita attraverso il foro è spesso maggiore di quello della capacità parassita.La sua induttanza in serie parassita indebolisce il contributo della capacità di bypass e indebolisce l'utilità di filtraggio dell'intero sistema di alimentazione.Possiamo usare la seguente formula per calcolare semplicemente un'induttanza parassita approssimativa della via:

L=5.08h[ln(4h/g) +1].

Dove L si riferisce all'induttanza della via, h la lunghezza della via, d il diametro della via.Si può vedere dalla formula che il diametro del via ha poco effetto sull'induttanza, ma l'effetto maggiore sull'induttanza è la lunghezza del via.Sempre utilizzando l'esempio precedente, si può calcolare che l'induttanza della via è: L=5.08 x0.050[ln (4x0.050/0.010)1]=1.015 nH.Quando il tempo di salita del segnale è 1 ns, l'impedenza equivalente è: XL=πL/T10-90=3.19Ω.Tale impedenza non può essere ignorata nel passaggio di corrente ad alta frequenza.In particolare, la capacità di bypass deve passare attraverso due vie quando si collegano lo strato di potenza e lo strato di terra, in modo che l'induttanza parassita delle vie aumenti in modo esponenziale.

1.4 Progettazione di via in PCB ad alta velocità

Dall'analisi di cui sopra delle caratteristiche parassitarie dei via, possiamo vedere che nella progettazione di circuiti stampati ad alta velocità, l'apparentemente semplice via porta spesso grandi effetti negativi alla progettazione del circuito.Al fine di ridurre l'effetto negativo dell'effetto parassitario della via, possiamo provare a farlo nel design come segue:

1) Considerando il costo e la qualità del segnale, scegliere una dimensione ragionevole per il vaso.Come il design PCB del modulo di memoria a 6-10 strati, 10/20 mil (tampone di perforazione) tramite è migliore;per alcune schede di piccole dimensioni ad alta densità, puoi anche provare a utilizzare 8/18 mil via.Attualmente, poiché nella fabbricazione vengono utilizzate le perforatrici laser, è possibile utilizzare fori di dimensioni inferiori in condizioni tecniche.Per il passaggio dell'alimentazione o del filo di terra si può considerare una dimensione maggiore per ridurre l'impedenza.

2)Dalle due formule discusse sopra, si può concludere che l'utilizzo di una piastra PCB più sottile è vantaggioso per ridurre i due parametri parassiti dalla via.

3) Le linee di segnale sulla scheda, per quanto possibile, non cambiano il livello, ovvero cerca di non utilizzare via non necessari.

4) Il pin dell'alimentatore e la massa vanno forati a bordo scheda nelle vicinanze, più corto è il filo tra via e pin, meglio è, perché porteranno all'aumento dell'induttanza.Allo stesso tempo, il filo conduttore dell'alimentazione e della terra dovrebbe essere il più spesso possibile per ridurre l'impedenza.

5) Posizionare alcune vie di terra vicino alle vie dell'area di commutazione del livello del segnale per fornire il loop più vicino per il segnale.Anche un gran numero di via di messa a terra ridondanti può essere posizionato sulla scheda PCB.Naturalmente, anche il design deve essere flessibile.Il modello via discusso in precedenza è che ogni strato ha i pad e talvolta possiamo ridurre le dimensioni o addirittura rimuovere i pad di alcuni livelli.Soprattutto nel caso di aree ad alta densità di via, può portare alla formazione di una fessura rotta nello strato di rame con un anello di partizione.Per risolvere il problema, oltre a spostare la posizione della via, possiamo anche considerare di ridurre la dimensione del pad dello strato di rame.