Переходное отверстие является одним из важных компонентов многослойной печатной платы, и стоимость сверления обычно составляет от 30% до 40% стоимости производства печатных плат. Проще говоря, каждое отверстие на печатной плате можно назвать переходным отверстием. С точки зрения функции переходные отверстия можно разделить на две категории: одна используется для электрических соединений между слоями; другой используется для фиксации или позиционирования устройств. С точки зрения процесса, переходные отверстия обычно делятся на три категории, а именно: глухие переходные отверстия, скрытые переходные отверстия и сквозные переходные отверстия.
Глухие переходные отверстия расположены на верхней и нижней поверхностях печатной платы и имеют определенную глубину. Они используются для соединения поверхностной линии и нижележащей внутренней линии. Глубина отверстия обычно не превышает определенного соотношения (диафрагмы). Под заглубленным отверстием понимается соединительное отверстие, расположенное во внутреннем слое печатной платы, которое не доходит до поверхности печатной платы. Вышеупомянутые два типа отверстий расположены во внутреннем слое печатной платы и завершаются процессом формирования сквозного отверстия перед ламинированием, а несколько внутренних слоев могут перекрываться во время формирования переходного отверстия. Третий тип называется сквозным отверстием, которое проникает во всю печатную плату и может использоваться для внутреннего соединения или в качестве позиционного отверстия для монтажа компонентов. Поскольку сквозное отверстие легче реализовать в процессе, а стоимость ниже, оно используется в большинстве печатных плат вместо двух других видов сквозных отверстий. Упомянутые ниже отверстия переходного отверстия, если не указано иное, считаются отверстиями переходного отверстия.
1. С точки зрения проектирования, переходное отверстие в основном состоит из двух частей, одна из которых представляет собой отверстие посередине, а другая - область контактной площадки вокруг отверстия. Размер этих двух частей определяет размер переходного отверстия. Очевидно, что при проектировании высокоскоростных печатных плат с высокой плотностью размещения проектировщики всегда надеются, что чем меньше переходное отверстие, тем лучше, чтобы на плате можно было оставить больше места для проводки. Кроме того, чем меньше переходное отверстие, тем больше паразитная емкость у себя. Чем он меньше, тем больше подходит для скоростных цепей. Тем не менее, уменьшение размера отверстий также приводит к увеличению стоимости, и размер переходных отверстий не может быть уменьшен бесконечно. Он ограничен такими технологическими процессами, как сверление и гальваническое покрытие: чем меньше отверстие, тем больше сверления Чем дольше занимает отверстие, тем легче отклониться от центрального положения; А когда глубина отверстия превышает диаметр просверленного отверстия в 6 раз, нельзя гарантировать, что стенка отверстия может быть равномерно покрыта медью. Например, толщина (сквозная глубина отверстия) обычной 6-слойной печатной платы составляет около 50 мил, поэтому минимальный диаметр сверления, который могут предоставить производители печатных плат, может достигать только 8 мил.
Во-вторых, паразитная емкость самого переходного отверстия имеет паразитную емкость по отношению к земле. Если известно, что диаметр изолирующего отверстия на грунтовом слое переходного отверстия равен D2, диаметр контактной площадки переходного отверстия равен D1, а толщина печатной платы равна T, диэлектрическая проницаемость подложки платы равна ε, а паразитная емкость переходного отверстия составляет приблизительно: C=1,41εTD1/(D2-D1) Основное влияние паразитной емкости переходного отверстия на цепь заключается в расширении Время подъема сигнала и снижение скорости движения по цепи. Например, для печатной платы толщиной 50 мил, если используется переходное отверстие с внутренним диаметром 10 мил и диаметром контактной площадки 20 мил, а расстояние между контактной площадкой и областью шлифованной меди составляет 32 мила, то мы можем аппроксимировать переходное отверстие, используя приведенную выше формулу. Паразитная емкость примерно равна: C=1,41x4,4x0,050x0,020/(0,032-0,020)=0,517pF, изменение времени нарастания, вызванное этой частью емкости, составляет: T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. Это видно из этих значений ?? Несмотря на то, что эффект задержки нарастания, вызванной паразитной емкостью одного переходного отверстия, не очевиден, если переходное отверстие используется несколько раз в трассе для переключения между слоями, проектировщик все равно должен тщательно обдумать.
3. Паразитная индуктивность переходных отверстий Аналогичным образом, существуют паразитные индуктивности наряду с паразитными емкостью в переходных отверстиях. При проектировании высокоскоростных цифровых схем повреждения, вызванные паразитными индуктивностями переходных отверстий, часто превышают воздействие паразитной емкости. Его паразитная последовательная индуктивность ослабит вклад байпасного конденсатора и ослабит фильтрующий эффект всей энергосистемы. Мы можем просто рассчитать приблизительную паразитную индуктивность переходного отверстия по следующей формуле: L=5.08h[ln(4h/d)+1], где L относится к индуктивности переходного отверстия, h — длина переходного отверстия, а d — диаметр центрального отверстия. Из формулы видно, что диаметр переходного отверстия оказывает небольшое влияние на индуктивность, а наибольшее влияние на индуктивность оказывает длина переходного отверстия. Используя приведенный выше пример, индуктивность переходного отверстия может быть рассчитана следующим образом: L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH. Если время нарастания сигнала равно 1нс, то его эквивалентное сопротивление равно: XL=πL/T10-90=3.19Ω. Таким импедансом больше нельзя игнорировать при прохождении тока высокой частоты. Особое внимание следует обратить на то, что байпасный конденсатор должен проходить через два переходных отверстия при подключении силового слоя и слоя заземления, так что паразитная индуктивность переходного отверстия удвоится.
4. Проектирование переходных отверстий на высокоскоростной печатной плате. Благодаря приведенному выше анализу паразитных характеристик переходных отверстий мы можем видеть, что при проектировании высокоскоростных печатных плат, кажущиеся простыми переходные отверстия часто приводят к большим негативным последствиям при проектировании схем. эффект. Для того, чтобы уменьшить неблагоприятные эффекты, вызванные паразитным воздействием переходных отверстий, в конструкции можно сделать в максимально возможной степени:
1. Исходя из двух аспектов стоимости и качества сигнала, выберите разумный размер переходных отверстий. Например, для проектирования печатной платы 6-10-слойного модуля памяти лучше использовать переходные отверстия 10/20 мил (перфорированные/контактные). Для некоторых малогабаритных плат высокой плотности вы также можете попробовать использовать 8/18Mil. дыра. В современных технических условиях сложно использовать переходные отверстия меньшего размера. Для силовых переходных отверстий или переходных отверстий заземления можно рассмотреть возможность использования большего размера для снижения импеданса.
2. Из двух рассмотренных выше формул можно сделать вывод, что использование более тонкой печатной платы полезно для снижения двух паразитных параметров переходного отверстия.
3. Старайтесь не менять слои сигнальных дорожек на печатной плате, то есть старайтесь не использовать ненужные переходные отверстия.
4. Контакты питания и заземления должны быть просверлены рядом, а провод между переходным отверстием и контактом должен быть как можно короче, потому что они увеличат индуктивность. При этом провода питания и заземления должны быть максимально толстыми, чтобы снизить импеданс.
5. Разместите несколько заземленных переходных отверстий рядом с переходными отверстиями сигнального слоя, чтобы обеспечить ближайшую петлю для сигнала. На печатной плате можно даже разместить большое количество резервных переходных отверстий заземления. Конечно, дизайн должен быть гибким. Модель переходных отверстий, рассмотренная ранее, представляет собой случай, в котором на каждом слое есть контактные площадки. Иногда мы можем уменьшить или даже удалить контактные площадки некоторых слоев. Особенно когда плотность переходных отверстий очень высокая, это может привести к образованию разрывной канавки, которая отделяет петлю в медном слое. Чтобы решить эту проблему, помимо изменения положения переходного отверстия, мы также можем рассмотреть возможность размещения переходного отверстия на медном слое. Размер прокладки уменьшается.
01 янв