Kapasitans Parasit dan Kearuhan Parasit Via

1. Melalui

Vias ialah salah satu komponen penting PCB berbilang lapisan, dan kos penggerudian biasanya menyumbang 30 peratus hingga 40 peratus daripada kos pembuatan PCB. Ringkasnya, setiap lubang pada PCB boleh dipanggil melalui. Dari perspektif fungsi, vias boleh dibahagikan kepada dua kategori: satu digunakan untuk sambungan elektrik antara lapisan; satu lagi digunakan untuk menetapkan atau meletakkan peranti. Dari segi proses, vias ini secara umumnya terbahagi kepada tiga kategori iaitu vias buta, vias terkubur dan vias melalui. Lubang buta terletak pada permukaan atas dan bawah papan litar bercetak dan mempunyai kedalaman tertentu untuk sambungan antara litar permukaan dan litar dalam yang mendasarinya. Kedalaman lubang biasanya tidak melebihi nisbah tertentu (aperture). Lubang tertimbus merujuk kepada lubang sambungan yang terletak di lapisan dalam papan litar bercetak, yang tidak meluas ke permukaan papan litar. Dua jenis lubang di atas terletak di lapisan dalam papan litar. Sebelum pelapisan, proses pembentukan lubang telus digunakan untuk melengkapkan, dan beberapa lapisan dalam mungkin bertindih semasa pembentukan lubang telus. Jenis ketiga dipanggil lubang melalui, yang melalui seluruh papan litar dan boleh digunakan untuk merealisasikan interkoneksi dalaman atau sebagai lubang penentududukan untuk komponen. Memandangkan lubang tembus lebih mudah direalisasikan dalam proses dan kosnya lebih rendah, kebanyakan papan litar bercetak menggunakannya dan bukannya dua jenis vias yang lain. Vias yang dinyatakan di bawah, melainkan dinyatakan sebaliknya, dianggap sebagai vias. Dari sudut reka bentuk, via terutamanya terdiri daripada dua bahagian, satu ialah lubang gerudi di tengah, dan satu lagi ialah kawasan pad di sekeliling lubang gerudi, seperti yang ditunjukkan dalam rajah di bawah. Saiz kedua-dua bahagian ini menentukan saiz melalui. Jelas sekali, dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, berketumpatan tinggi, pereka sentiasa berharap bahawa lebih kecil lubang melalui, lebih baik, supaya lebih banyak ruang pendawaian boleh ditinggalkan di papan. Di samping itu, lebih kecil lubang melalui, lebih kecil kapasiti parasit itu sendiri. Lebih kecil ia, lebih sesuai untuk litar berkelajuan tinggi. Walau bagaimanapun, pengurangan dalam saiz lubang juga membawa peningkatan dalam kos, dan saiz lubang melalui tidak boleh dikurangkan selama-lamanya. Ia dihadkan oleh teknologi penggerudian dan penyaduran: semakin kecil lubang, semakin mudah untuk menggerudi Semakin lama lubang itu mengambil masa, semakin mudah ia menyimpang dari kedudukan tengah; dan apabila kedalaman lubang melebihi 6 kali diameter lubang yang digerudi, adalah mustahil untuk memastikan bahawa dinding lubang boleh disalut sama rata dengan tembaga. Contohnya, ketebalan (kedalaman lubang melalui) papan PCB lapisan 6-biasa ialah kira-kira 50Mil, jadi diameter penggerudian yang boleh disediakan oleh pengilang PCB adalah sekecil 8Mil.

Kedua, kapasiti parasit melalui

Lubang itu sendiri mempunyai kapasitansi parasit ke tanah. Jika diketahui bahawa diameter lubang pengasingan pada lapisan tanah ialah D2, diameter pad melalui ialah D1, ketebalan papan PCB ialah T, dan pemalar dielektrik substrat papan ialah ε, kemuatan parasit. daripada lubang melalui adalah lebih kurang: C=1.41εTD1/(D2-D1) Kesan utama kemuatan parasit lubang melalui pada litar adalah untuk memanjangkan masa kenaikan isyarat dan mengurangkan kelajuan litar. Contohnya, untuk papan PCB dengan ketebalan 50Mil, jika lubang melalui dengan diameter dalam 10Mil dan diameter pad 20Mil digunakan, dan jarak antara pad dan kawasan kuprum tanah ialah 32Mil, maka kita boleh menganggarkan lubang melalui dengan formula di atas Kapasiti parasit adalah kira-kira: C=1.41x4.4x0.{{30 }}50x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, dan variasi masa kenaikan yang disebabkan oleh bahagian kemuatan ini ialah: T10-90=2.2C(Z0/2 )=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Daripada nilai-nilai ini, dapat dilihat bahawa walaupun kesan memperlahankan kelewatan yang semakin meningkat yang disebabkan oleh kapasitansi parasit satu melalui tidak jelas, jika melalui digunakan beberapa kali dalam pendawaian untuk menukar antara lapisan, pereka bentuk masih perlu pertimbangkan dengan teliti.

3. Kearuhan parasit vias

Begitu juga, terdapat kearuhan parasit serta kapasitans parasit dalam lubang melalui. Dalam reka bentuk litar digital berkelajuan tinggi, bahaya yang disebabkan oleh kearuhan parasit lubang melalui selalunya lebih besar daripada pengaruh kemuatan parasit. Kearuhan siri parasitnya akan melemahkan sumbangan kapasitor pintasan dan melemahkan kesan penapisan keseluruhan sistem kuasa. Kita boleh menggunakan formula berikut untuk hanya mengira anggaran kearuhan parasit melalui: () - Garis Panduan Reka Bentuk PCB - Mengenai Vias di mana L merujuk kepada kearuhan melalui, h ialah panjang melalui, dan d ialah diameter lubang gerudi tengah. Ia boleh dilihat dari formula bahawa diameter lubang melalui mempunyai sedikit pengaruh pada kearuhan, tetapi panjang lubang melalui mempunyai pengaruh yang besar pada kearuhan. Masih menggunakan contoh di atas, kearuhan melalui boleh dikira sebagai: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010) 1]=1.015nH. Jika masa kenaikan isyarat ialah 1ns, maka impedans setaranya ialah: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Impedans sedemikian tidak lagi boleh diabaikan apabila terdapat arus frekuensi tinggi yang melaluinya. Khususnya, perlu diperhatikan bahawa kapasitor pintasan perlu melalui dua vias apabila menyambungkan lapisan kuasa dan lapisan tanah, supaya induktansi parasit vias akan berganda. 4. Melalui reka bentuk dalam PCB berkelajuan tinggi Melalui analisis ciri parasit vias di atas, kita dapat melihat bahawa dalam reka bentuk PCB berkelajuan tinggi, vias yang kelihatan mudah sering membawa kesan negatif yang besar kepada reka bentuk litar. kesan.

Untuk mengurangkan kesan buruk yang dibawa oleh kesan parasit vias, kami boleh mencuba yang terbaik dalam reka bentuk:

1. Memandangkan kedua-dua kos dan kualiti isyarat, pilih yang munasabah melalui saiz lubang. Contohnya, untuk 6-10 lapisan reka bentuk PCB modul memori, lebih baik menggunakan vias 10/20Mil (penggerudian/pad). Untuk beberapa papan berketumpatan tinggi dan bersaiz kecil, anda juga boleh cuba menggunakan vias 8/18Mil. lubang. Di bawah keadaan teknikal semasa, sukar untuk menggunakan vias bersaiz lebih kecil. Untuk kuasa atau ground vias, pertimbangkan untuk menggunakan saiz yang lebih besar untuk mengurangkan impedans.

2. Daripada dua formula yang dibincangkan di atas, boleh disimpulkan bahawa menggunakan papan PCB yang lebih nipis adalah berfaedah untuk mengurangkan dua parameter parasit melalui.

3. Cuba untuk tidak menukar lapisan kesan isyarat pada PCB, iaitu, cuba untuk tidak menggunakan vias yang tidak perlu.

4. Pin bekalan kuasa dan tanah hendaklah digerudi melalui lubang berdekatan. Lebih pendek petunjuk antara lubang melalui dan pin, lebih baik, kerana ia akan meningkatkan induktansi. Pada masa yang sama, petunjuk kuasa dan pembumian hendaklah setebal mungkin untuk mengurangkan impedans.

5. Letakkan beberapa vias yang dibumikan berhampiran vias di mana isyarat menukar lapisan untuk menyediakan gelung rapat untuk isyarat. Malah mungkin untuk meletakkan sebilangan besar vias tanah yang berlebihan pada PCB. Sudah tentu, terdapat keperluan untuk fleksibiliti dalam reka bentuk. Model melalui yang dibincangkan di atas ialah kes di mana setiap lapisan mempunyai pad, dan kadangkala, kita boleh mengurangkan atau bahkan mengeluarkan pad beberapa lapisan. Terutamanya dalam kes ketumpatan melalui lubang yang sangat besar, ia boleh menyebabkan slot pecah yang mengasingkan gelung pada lapisan kuprum. Untuk menyelesaikan masalah ini, selain untuk mengalihkan kedudukan via, kita juga boleh mempertimbangkan untuk meletakkan via pada lapisan tembaga. Saiz pad dikurangkan.