time : 2021-04-10 09:43 作者:凡亿pcb
Vias(via)是多层PCB的重要组成部分,钻孔PCB系统板成本通常占30%至40%。简单的说,PCB上的每个孔都可以称为过孔。
从视角来看,过孔的作用可分为两类:
一个用于层之间的电连接;
第二个用作固定或定位的设备。
如果从工艺过程开始,这些通孔一般分为三类,即盲孔(盲孔),埋孔(埋通孔)和通孔(通孔)。
位于印刷线路板的顶部和底部表面上的具有一定深度的盲孔,用于连接线的内表面和线下方,孔的深度通常不大于一定百分比(孔径)。
埋在连接孔中的是印刷电路板的内孔,它不延伸到电路板的表面。这两种类型的孔位于内层电路板中,在层压成型工艺之前通过通孔完成,通孔形成过程中也可以做出几个重叠层。
第三种叫做通孔,这种孔可以通过整个电路板实现内部互连或作为安装定位孔组件。由于该过程中的通孔更容易实现,成本低,因此大多数印刷电路板都是使用它,而不是另外两个通孔。在下文中称为通孔,没有特殊指令被认为是通孔。
从设计的角度来看,通孔主要由两部分组成,一部分位于钻孔中间(钻孔),第二部分围绕焊盘区域钻孔,如下图所示。确定通孔尺寸的两个部分的大小。显然,高速,高密度PCB设计,设计人员总是希望通孔尽可能小,这样可以让电路板有更多的布线空间,此外,更小的通孔本身的寄生电容也越小,越适合高速电路。然而,孔径减小,同时带来的成本增加,并且通孔的尺寸减小不能无限制,它是限制钻孔(钻孔)和电镀(电镀)等技术:孔越小,钻头钻孔的时间越长,也越容易偏离中心位置;?当孔的深度大于钻孔直径的六倍时,即使是铜也不能保证孔壁。例如,现在普通的6层PCB厚度(通孔深度)约为50Mil,因此PCB制造商可以提供的最小孔径可以达到8Mil。
二。通孔的寄生电容存在自身对地的寄生电容,如果已知通过接地平面上的孔用于隔离孔径D2,则孔的直径通过焊盘D1的厚度,PCB板为T,基板的介电常数材料ε的寄生电容大小,通孔类似:主电路会影响寄生电容C =1.41εTD1/(D2-D1)通过孔延长上升时间引起的信号,降低电路速度。
例如,对于PCB板的厚度为50Mil,如果内径为10Mil,距铜垫和地面面积的通孔20Mil焊盘直径为32Mil,我们可以计算出通孔寄生的近似方程电容大致为:
C = 1.41×4.4×0.050×0.020 /(0.032-0.020)= 0.517pF,
这部分电容变化的上升时间由下式引起:
T10-90 = 2.2C(Z0 / 2)= 2.2×0.517x(55/2)= 31.28ps。
从这些值来看,尽管上升的实用程序扩展速度减慢,单个通过孔造成的寄生电容不是很明显,但如果你采取反复使用的线来切换层之间的过孔,设计师仍然需要仔细考虑。
三。同样通过寄生电感,寄生电容也通过寄生电感在高速数字电路的设计中,过孔寄生电感的危害往往大于寄生电容的影响。它会破坏寄生串联电感旁路电容的作用,削弱整个电力系统滤波器的有效性。我们可以简单地使用下面的公式来计算近似的寄生电感:
L = 5.08h [ln(4h / d)+1]
其中L代表通过孔的电感,h是孔的长度,d是中心孔的直径。
从公式可以看出,较小直径的通孔影响电感器,电感器的影响最大的是孔的长度。
仍然使用上述示例可以通过以下电感来计算:
L = 5.08×0.050 [ln(4×0.050 / 0.010)+1] = 1.015nH。
如果信号上升时间为1ns,则等效阻抗大小:XL =πL/ T10-90 =3.19Ω。这种高频电流阻抗已经不能忽略,特别要注意在需要时连接的旁路电容和通过两个过孔的接地层,这些过孔的寄生电感会呈指数增加。
四。通过高速PCB设计,面对过度分析孔洞的寄生特性,我们可以看出,在高速PCB设计中,通常看似简单的过孔会给电路的设计带来很大的负面影响。为了减少寄生物带来的不良影响,设计中尽可能:
1。从两个考虑成本和信号质量,选择合理尺寸的孔尺寸。例如,内存模块采用6-10层PCB设计,选择10 / 20Mil(钻孔/焊盘)过孔更好,对于一些小尺寸高密度板,也可以尝试使用8 / 18Mil过孔。根据目前的技术,更难以使用更小尺寸的孔。对于电源或接地过孔,可以考虑使用更大的尺寸来降低阻抗。
2。上面讨论的两个公式可以得出结论,使用更薄的有助于减少PCB板寄生效应有两个漏洞。
3。PCB层上的信号迹线不会尽可能地改变,也就是说尽量不要使用不必要的通孔。
4。最靠近孔的电源和接地引脚在过孔和引脚之间的引线尽可能短,因为它们会导致电感增加。同时,电源和接地引线尽可能粗,以减少阻抗。
5.在孔的附近,将信号置于最靠近信号环的多个接地过孔层上。您甚至可以在PCB上放置一些额外的接地过孔。当然,设计也需要灵活。上面讨论的通孔模型是每个垫也有时的情况,我们可以减少甚至垫去除一些层。特别是在通孔密度非常大的情况下,可能会导致铜层形成铺设在槽内的切断电路,解决了这个问题,除了孔的位置,我们还可以考虑通过铜层垫的尺寸减小了。