HDI PCB のスルーホール設計

高速 PCB 設計では多層 PCB が使用されることが多く、スルーホールは多層 PCB 設計における重要な要素です。 PCB のスルーホールは主に、穴、穴周囲の溶接パッド領域、および POWER 層分離領域の 3 つの部分で構成されます。次に、高速 PCB スルーホールの問題と設計要件を理解します。

HDI PCB のスルーホールの影響

HDI PCB 多層基板では、ある層と別の層の間の相互接続はホールを介して接続する必要があります。周波数が 1 GHz 未満の場合、穴は接続に適切な役割を果たすことができ、寄生容量と寄生インダクタンスは無視できます。周波数が 1 GHz を超えると、シグナルインテグリティに対するオーバーホールの寄生効果の影響が無視できなくなります。この時点で、オーバーホールにより伝送路上に不連続なインピーダンスのブレークポイントが生じ、信号の反射、遅延、減衰、その他の信号の完全性の問題が発生します。

信号が穴を通って他の層に伝達されるとき、信号線のリファレンス層はホールを通る信号のリターンパスとしても機能し、容量結合を介してリファレンス層間にリターン電流が流れ、グランドボムやグランドボムを引き起こします。その他の問題。

スルーホールの種類 一般的にスルーホールは、スルーホール、ブラインドホール、埋め込みホールの3つに分類されます。

ブラインドホール: プリント基板の上面と下面に位置する穴で、表面線とその下にある内部線を接続するための一定の深さを持っています。穴の深さは通常、開口部の一定の比率を超えません。

埋め込み穴: プリント基板の内層にある、基板表面まで伸びていない接続孔。

スルーホール: この穴は回路基板全体を貫通しており、内部相互接続またはコンポーネントの取り付け位置決め穴として使用できます。スルーホール加工が容易でコストが安いため、一般的にはプリント基板が使用されます。

高速 PCB のスルーホール設計

高速 PCB 設計では、一見単純な VIA ホールが回路設計に大きな悪影響をもたらすことがよくあります。穿孔の寄生効果による悪影響を軽減するために、次のことに最善を尽くします。

(1) 適切な穴サイズを選択します。多層の一般的な密度を持つ PCB 設計の場合は、0.25mm/0.51mm/0.91mm (ドリル穴/溶接パッド/電源絶縁領域) スルー ホールを選択することをお勧めします。密度PCBは0.20mm/0.46mm/0.86mmスルーホールを使用することもでき、非スルーホールを試すこともできます。電源またはアース線の穴には、インピーダンスを下げるためにより大きなサイズを使用することを検討できます。

(2) POWER 絶縁領域は大きいほど優れています。 PCB 上のスルーホール密度を考慮すると、一般的には D1=D2+0.41 になります。

(3) PCB 上の信号の層を変更しないように努めます。つまり、穴を減らすように努めます。

(4) 薄い PCB の使用は、穴を介した 2 つの寄生パラメータの低減に役立ちます。

(5) 電源とグランドのピンは穴の近くにある必要があります。穴とピンの間のリード線はインダクタンスの増加につながるため、短いほど良いです。同時に、電源とグランドのリード線はインピーダンスを下げるためにできるだけ太くする必要があります。

(6) 信号交換層のパスホールの近くにいくつかの接地パスを配置し、信号の短距離ループを提供します。

さらに、スルーホールの長さもスルーホールのインダクタンスに影響を与える主な要因の 1 つです。上下のパス ホールの場合、パス ホールの長さは PCB の厚さに等しくなります。 PCB 層の数が増加しているため、PCB の厚さは 5 mm 以上に達することがよくあります。

ただし、高速PCB設計では、穴による問題を軽減するために、穴の長さは2.0mm以内に制御されるのが一般的です。穴の長さが2.0mmを超えると、穴のインピーダンスの連続性をある程度改善できます。スルーホール長さが1.0mm以下の場合、最適なスルーホール径は0.20mm～0.30mmとなります。