Arten von Durchkontaktierungen im PCB-Design – Richtlinien für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs

Richtlinien für die Größe von Durchkontaktierungen im Leiterplattendesign sind ein wichtiges und häufig erwähntes Thema. Im Hochgeschwindigkeitsdesign werden oft mehrlagige Leiterplatten benötigt. Mit anderen Worten: Auch im Hochgeschwindigkeitsdesign sind Durchkontaktierungen ein wichtiger Faktor. Dieser Artikel ist eine Anleitung für das Hochgeschwindigkeitsdesign von Leiterplatten. Wir besprechen die Regeln für das Hochgeschwindigkeitsdesign von Leiterplatten. Normalerweise besteht eine Leiterplattendurchkontaktierung aus drei Teilen: der Bohrung, dem umgebenden Pad-Bereich und dem Isolationsbereich der Leistungsschicht. Im Folgenden erfahren Sie mehr über die Regeln für die Durchkontaktierung von Leiterplatten im Hochgeschwindigkeitsdesign von Leiterplatten.

Arten von Durchkontaktierungen im PCB-Design: Richtlinien zur Größe von PCB-Durchkontaktierungen

Was sind PCB Vias? Die verschiedenen Schichten von PCB Die Verbindung erfolgt über PCB-Vias. Diese Löcher sind durch die galvanische Schicht leitfähig. Im PCB-Design werden Via-Typen im Allgemeinen in durchgehende, blinde und vergrabene Vias unterteilt. Im Hochgeschwindigkeits-PCB-Layout umfasst das PCB-Via-Hole diese drei Typen.

Sackgassen: Eine der Arten von Durchkontaktierungen im Leiterplattendesign sind Blinddurchkontaktierungen. Sie befinden sich in einer bestimmten Tiefe auf der Ober- und Unterseite der Leiterplatte und dienen zur Verbindung der Oberflächenschaltung mit der darunterliegenden inneren Schaltung. Die Tiefe des Lochs und der Durchmesser des Lochs überschreiten in der Regel ein bestimmtes Verhältnis nicht.

Vergrabene Vias: Ein anderer Eine der Arten von Vias im PCB-Design sind vergrabene Vias. REs handelt sich um ein Anschlussloch in der Innenlage der Leiterplatte, das nicht bis zur Oberfläche der Leiterplatte reicht.

Durchkontaktierungen: Die letzte Art von Durchkontaktierungen im Leiterplattendesign sind Durchgangslöcher. Diese Art von Bohrung durchdringt die gesamte Leiterplatte und kann für interne Verbindungen oder als Positionierungsbohrung für die Komponenteninstallation verwendet werden. Da Durchgangslöcher einfacher zu realisieren sind und geringere Kosten verursachen, wird die herkömmliche Leiterplatte verwendet.

Diese drei Arten von Vias haben im PCB-Design ihre Funktion und sind unverzichtbar. Wir müssen die Regeln für das Hochgeschwindigkeits-PCB-Design befolgen.

Der Einfluss von Vias im PCB-Design

Durchkontaktierungen spielen im Leiterplattendesign eine wichtige Rolle bei der Verbindung. Beispielsweise muss bei Hochgeschwindigkeits-Mehrschicht-Leiterplatten die Signalübertragung von einer Verbindungsleitungslage zur anderen über Durchkontaktierungen erfolgen. Bei Frequenzen unter 1 GHz können Durchkontaktierungen eine wichtige Rolle bei der Verbindung spielen. Die parasitäre Kapazität und Induktivität von Leiterplattendurchkontaktierungen können im Leiterplattendesign vernachlässigt werden. Bei Frequenzen über 1 GHz ist der Einfluss parasitärer Elemente auf die Signalintegrität nicht zu vernachlässigen. In diesem Fall erscheinen Durchkontaktierungen als diskontinuierliche Impedanzknickpunkte im Übertragungspfad, was zu Signalreflexionen, Verzögerungen und Dämpfungen sowie weiteren Problemen mit der Signalintegrität führt.

Bei der Signalübertragung über Durchkontaktierungen an eine andere Schicht dient die Referenzschicht der Signalleitung gleichzeitig als Rückweg für das Durchkontaktierungssignal. Der Rückstrom fließt durch kapazitive Kopplung zwischen den Referenzschichten und verursacht Probleme wie Ground Bounce.

Richtlinien für das Design von Hochgeschwindigkeits-PCBs

Die Richtlinien für das Design von Hochgeschwindigkeits-Leiterplatten entsprechen den Regeln für Durchkontaktierungen. Im Hochgeschwindigkeits-Leiterplattendesign hat eine scheinbar einfache Durchkontaktierung oft erhebliche negative Auswirkungen auf das Schaltungsdesign. Um die negativen Auswirkungen von Durchkontaktierungen im Leiterplattendesign zu reduzieren, sollten folgende Punkte beachtet werden:

(1) Wählen Sie eine geeignete Größe für die Durchgangslöcher. Für mehrlagige Leiterplatten mit normaler Dichte eignen sich Durchgangslöcher mit den Abmessungen 0.25 mm/0.51 mm/0.91 mm (Bohrungen/Pads/Stromisolationsbereich). Für einige Designs mit hoher Dichte und hoher Geschwindigkeit können auch 0.20 mm/0.46 mm verwendet werden. Für Leiterplatten-Durchgangslöcher mit Abmessungen von 0.86 mm/XNUMX mm können Sie auch nicht durchgehende Durchgänge ausprobieren. Für Strom- oder Erdungsplatinendurchgänge können Sie zur Reduzierung der Impedanz eine größere Größe wählen.

(2) Je größer der POWER-Isolationsbereich, desto besser, wenn man die Dichte der Durchgangslöcher auf der Leiterplatte berücksichtigt, im Allgemeinen D1=D2+0.41;

(3) Die Signalspuren auf der Leiterplatte sollten möglichst wenig verändert werden. Anders ausgedrückt: Wir sollten die Änderungen an den Durchkontaktierungen im Leiterplattendesign minimieren.

(4) Die Verwendung einer dünneren Leiterplatte trägt dazu bei, die beiden parasitären Parameter der Leiterplattendurchkontaktierung zu reduzieren.

(5) Die Strom- und Masseanschlüsse sollten nahe an den Durchgangslöchern liegen. Je kürzer die Leitung zwischen den Durchkontaktierungen und den Anschlüssen ist, desto besser erhöht sich die Induktivität. Gleichzeitig sollten die Strom- und Masseanschlüsse möglichst dick sein, um die Impedanz zu verringern.

(6) Platzieren Sie einige Erdungsdurchkontaktierungen in der Nähe der Durchkontaktierungen der Signalschicht, um eine Kurzstreckenschleife für das Signal bereitzustellen.

Darüber hinaus ist die Länge der Vias im PCB-Design auch der Hauptfaktor, der die Via-Induktivität beeinflusst. Für die PCB-Durchkontaktierungen Wird für die oberen und unteren Lagen verwendet. Die Via-Länge entspricht der Leiterplattendicke. Aufgrund der kontinuierlichen Zunahme der Lagen einer Leiterplatte erreicht die Leiterplattendicke oft mehr als 5 mm.

Doch bei hoher Geschwindigkeit Online-LeiterplattendesignUm die durch Durchkontaktierungen verursachten Probleme zu reduzieren, wird die Länge der Leiterplattendurchkontaktierung in der Regel auf 2.0 mm begrenzt. Bei Leiterplattendurchkontaktierungen mit einer Länge von mehr als 2.0 mm kann die Kontinuität der Durchkontaktierungsimpedanz durch Vergrößerung der Öffnung der Durchkontaktierung bis zu einem gewissen Grad verbessert werden. Bei einer Leiterplattendurchkontaktierungslänge von 1.0 mm oder weniger beträgt der optimale Durchmesser 0.20 mm bis 0.30 mm.