Koncept otvoru desek plošných spojů
Základní koncepce ulice
Via je jednou z důležitých součástí vícevrstvé desky plošných spojů. Náklady na vrtání jsou obvykle mezi 30% a 40% nákladů na PCB. Jednoduše řečeno, každý otvor na desce plošných spojů může být odvolán. Co se týká funkce, mohou být průchody rozděleny do dvou typů: jeden je používán jako elektrické spojení mezi vrstvami; druhá se používá k upevnění nebo umístění zařízení. Z hlediska postupu jsou tyto cesty obecně rozděleny do tří kategorií: slepé ulice, podzemní ulice a ulice. Slepé uličky se nacházejí na horním a spodním povrchu desky tištěné elektroinstalace a mají hloubku pro připojení povrchových vodičů k vnitřním vodičům. Hloubka otvorů obvykle nepřesahuje určitý poměr (otevření).
Zachycený otvor se týká spojovacího otvoru umístěného ve vnitřní vrstvě tištěného kabelu, který nepřesahuje povrch tištěného obvodu. Výše uvedené dva typy otvorů jsou umístěny ve vnitřní vrstvě tištěného obvodu a jsou dokončeny procesem vytváření průchozího otvoru před válcováním a několik vnitřních vrstev může být překryto během vytváření průchozích otvorů. Třetí typ se nazývá průchozí otvor a otvor prochází celým obvodovým plátem a může být použit k realizaci vnitřního propojení nebo jako montážního otvoru pro součást. Vzhledem k tomu, že trasy jsou v procesu snadnější a jsou méně nákladné, většina desek plošných spojů ji používá bez nutnosti dalších dvou tras. Níže popsané průchozí otvory jsou považovány za otvory, pokud není uvedeno jinak.
Z hlediska konstrukce je cesta tvořena převážně dvěma částmi, jedna je díra uprostřed a druhá je oblast okolo díry. Velikost těchto dvou částí určuje velikost ulic. Je zřejmé, že při konstrukci vysokorychlostních a vysokohustotních desek plošných spojů návrhář vždy doufá, že čím menší je cesta, tím lépe, takže na desce může zůstat více místa na vedení. Dále je cesta, parazitická kapacita, menší. Menší, vhodnější pro vysokorychlostní obvody. Snížení velikosti díry však také znamená nárůst nákladů a velikost díry na ulici nelze neomezeně zkrátit. Je omezena procesními technikami, jako je vrtání a pokovování: čím menší je díra, tím menší je vrtačka. Čím delší je díra, tím je jednodušší odchýlit se od středové polohy; a když hloubka otvoru překročí 6násobek průměru otvoru, není zaručeno, že stěna otvoru může být pokládána rovnoměrně s mědí. Například pokud normální 6vrstvá deska plošných spojů má tloušťku (průměru otvorů) 50 mil.
Tak za normálních podmínek mohou výrobci desek plošných spojů poskytnout minimální průměr 8 mil. S vývojem technologie laserového vrtání mohou být velikosti otvorů ještě menší a menší. Obecně platí, že průchodový otvor o průměru 6 mil nebo méně se nazývá mikrotvor. Mikropóry se často používají v konstrukcích HDI (High Density Interconnect Structure), které umožňují umístění průchodek přímo na podložce (Via-in-pad), což výrazně zlepšuje výkon obvodu a šetří místo v kabeláži.
Průchodky se objevují jako diskontinuální hraniční body na přenosové lince, což způsobuje odrazy signálu. Obecně platí, že ekvivalentní impedance jedné trasy je o 12% nižší než u přenosové linky. Například 50-ohmová přenosová linka se snižuje o 6 ohmů, když prochází ulicí (zejména velikost ulice se vztahuje také na tloušťku ulice, nikoliv na absolutní pokles). Odraz průchozího otvoru v důsledku impedanční diskontinuity je však ve skutečnosti velmi malý a jeho odrazový koeficient je pouze: (44-50) / (44 + 50) = 0,06. Problém průchozího otvoru je více soustředěný na parazitní kapacitu a indukčnost. Dopad.
DFM kontroluje dodavatele porcelánu
Prostřednictvím parazitní kapacity a indukčnosti
Stejný otvor na ulici má parazitní parazitní kapacitu. Pokud je průměr průchozího otvoru průchozího otvoru na základní vrstvě známý jako D2, průměr destičky je D1, tloušťka desky plošných spojů je T a dielektrická konstanta podkladu desky. Pro ε, parazitická životaschopnost je podobná:C = 1,41 εTD1 / (D2-D1)
Hlavním účinkem parazitní kapacity trasy na obvodu je prodloužení doby náběhu signálu a snížení rychlosti obvodu. Například pro plošný spoj s tloušťkou 50 mil, pokud je průměr destičky 20 mil (průměr díry je 10 mil) a průměr svařovací masky je 40 mil, můžeme aproximovat otvor pomocí výše uvedeného vzorce. Parazitní kapacita je přibližně:
C = 1,41x4,4x0,050x0,020 / (0,040-0,020) = 0,31pF
Množství doby náběhu způsobené touto částí kapacity je přibližně:
T10-90 = 2,2C (Z0 / 2) = 2,2x0,31x (50/2) = 17,05ps
Z těchto hodnot lze vidět, že ačkoli účinek nárůstu a zpoždění způsobeného parazitní kapacitou jedné cesty není zřejmý, jestliže se dráha několikrát používá v dráze pro průchod mezi oběma vrstvy, více. , design musí být pečlivě zvážen. V současném návrhu může být parazitní kapacita snížena zvýšením vzdálenosti mezi měděnou vložkou a dráhou (Anti-pad) nebo snížením průměru vložky.
Parazitní indukčnost existuje v pouličním otvoru a existuje parazitní indukčnost. Při návrhu vysokorychlostních digitálních obvodů je parazitní indukčnost průchozího otvoru mnohem škodlivější než parazitní kapacita. Jeho parazitní sériová indukčnost oslabuje přínos obtokového kondenzátoru a snižuje filtrační účinnost celého napájecího systému. Můžeme jednoduše vypočítat parazitní indukčnost aproximační trasy pomocí následujícího empirického vzorce:
L = 5,08 h [ln (4h / d) +1]
Kde L je indukčnost cesty, h je délka cesty a d je průměr středového otvoru. Z rovnice je vidět, že průměr dráhy má menší vliv na indukčnost a větší vliv na indukčnost je délka cesty. Stále s využitím předchozího příkladu lze indukčnost ulice vypočítat jako:
L = 5,08x0,050 [ln (4x0,050 / 0,010) +1] = 1,015nH
Pokud je doba náběhu signálu 1 ns, ekvivalentní impedance je: XL = πL / T10 - 90 = 3,19 Ω. Tato impedance nemůže být ignorována za přítomnosti vysokofrekvenčního proudu. Je důležité si uvědomit, že obtokový kondenzátor musí při propojení napájecí vrstvy a pozemní roviny procházet dvěma průchodkami, takže násobí parazitní indukčnost dráhy.
Jak používat vias
Prostřednictvím výše uvedené analýzy parazitních vlastností vias vidíme, že při konstrukci vysokorychlostních PCB mají zdánlivě jednoduché průchodky často velký negativní vliv na návrh obvodu. Za účelem snížení nežádoucích účinků parazitních účinků vias je možné v návrhu co nejvíce dosáhnout:
Zvažte velikost uliček přiměřené velikosti z hlediska nákladů a kvality signálu. V případě potřeby zvážit použití různých průřezů. Například pro silové a pozemní trasy zvažte použití větších rozměrů pro snížení impedance, zatímco pro stopy signálu použijte menší cesty. Je zřejmé, že vzhledem k poklesu velikosti ulice se odpovídající náklady zvyšují.
B Obě výše uvedené vzorce lze konstatovat, že použití tenčího PCB pomůže snížit dva parazitní parametry trasy.
Sledování signálu na PCB C by se nemělo měnit co možná nejvíce, tj. Snažit se nepoužívat nepotřebné průchodky.
D Napájecí a uzemňovací kolíky musí být umístěny v blízkosti otvoru a kabel mezi drátem a kolíkem by měl být co nejkratší. Další paralelní cesty mohou být brány v úvahu, aby se snížila ekvivalentní indukčnost.
E Umístěte některé dráhy uzemnění v blízkosti dráh úrovně změny signálu, abyste získali nejnovější signálovou smyčku. Je dokonce možné umístit na PCB nějaké cesty navíc.
F Pro desky s vysokou hustotou desek s vysokou hustotou, zvážit použití mikro-průchodů.
O-Leading dodavatelského řetězce CO, LTD
TEL: + 86-752-8457668
Fax: + 86-4008892163-239121+ 86-2028819702-239121