การออกแบบรูทะลุของ HDI PCB

ในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง มักใช้ PCB หลายชั้น และรูทะลุเป็นปัจจัยสำคัญในการออกแบบ PCB หลายชั้น รูทะลุใน PCB ส่วนใหญ่ประกอบด้วยสามส่วน: รู พื้นที่แผ่นเชื่อมรอบรู และพื้นที่แยกเลเยอร์ POWER ต่อไปเราจะเข้าใจ PCB ความเร็วสูงผ่านปัญหารูและข้อกำหนดการออกแบบ

อิทธิพลของรูทะลุใน HDI PCB

ในบอร์ดหลายชั้น HDI PCB การเชื่อมต่อระหว่างชั้นหนึ่งกับอีกชั้นหนึ่งจำเป็นต้องเชื่อมต่อผ่านรู เมื่อความถี่น้อยกว่า 1 GHz รูสามารถมีบทบาทที่ดีในการเชื่อมต่อ และสามารถละเว้นความจุและการเหนี่ยวนำของปรสิตได้ เมื่อความถี่สูงกว่า 1 GHz จะไม่สามารถละเลยผลกระทบของปรสิตของโอเวอร์โฮลที่มีต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณได้ ณ จุดนี้ โอเวอร์โฮลจะแสดงจุดพักอิมพีแดนซ์ที่ไม่ต่อเนื่องบนเส้นทางการส่งสัญญาณ ซึ่งจะนำไปสู่การสะท้อนของสัญญาณ ความล่าช้า การลดทอน และปัญหาความสมบูรณ์ของสัญญาณอื่นๆ

เมื่อสัญญาณถูกส่งไปยังอีกชั้นหนึ่งผ่านรู ชั้นอ้างอิงของสายสัญญาณยังทำหน้าที่เป็นเส้นทางกลับของสัญญาณผ่านรู และกระแสกลับจะไหลระหว่างชั้นอ้างอิงผ่านคัปปลิ้งแบบคาปาซิทีฟ ทำให้เกิดระเบิดภาคพื้นดินและ ปัญหาอื่น ๆ

ประเภทของ Though-Hole โดยทั่วไป รูทะลุจะแบ่งออกเป็น 3 ประเภท คือ รูทะลุ รูบอด และรูฝัง

รูบอด: รูที่อยู่ด้านบนและด้านล่างของแผงวงจรพิมพ์ ซึ่งมีความลึกระดับหนึ่งสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างเส้นพื้นผิวกับเส้นด้านในที่อยู่ด้านล่าง ความลึกของรูมักจะไม่เกินอัตราส่วนของรูรับแสงที่กำหนด

รูฝัง: รูเชื่อมต่อในชั้นในของแผงวงจรพิมพ์ที่ไม่ขยายไปถึงพื้นผิวของแผงวงจร

รูทะลุ: รูนี้ทะลุผ่านแผงวงจรทั้งหมด และสามารถใช้สำหรับการเชื่อมต่อภายในหรือเป็นรูสำหรับติดตั้งส่วนประกอบต่างๆ เนื่องจากรูทะลุในกระบวนการทำได้ง่ายกว่า ต้นทุนจึงต่ำกว่า ดังนั้นจึงใช้แผงวงจรพิมพ์โดยทั่วไป

การออกแบบรูทะลุใน PCB ความเร็วสูง

ในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง รู VIA ที่ดูเรียบง่ายมักจะส่งผลเสียอย่างมากต่อการออกแบบวงจร เพื่อลดผลกระทบที่เกิดจากปรสิตจากการเจาะ เราสามารถพยายามอย่างดีที่สุดเพื่อ:

(1) เลือกขนาดรูที่เหมาะสม สำหรับการออกแบบ PCB ที่มีความหนาแน่นทั่วไปหลายชั้น ควรเลือกผ่านรู 0.25 มม./0.51 มม./0.91 มม. (รูเจาะ/แผ่นเชื่อม/พื้นที่แยกพลังงาน) ดีกว่าสำหรับรูเจาะที่มีความแข็งแรงสูง PCB ความหนาแน่นยังสามารถใช้รูทะลุ 0.20 มม./0.46 มม./0.86 มม. นอกจากนี้ยังสามารถลองรูที่ไม่ผ่านรูได้อีกด้วย สำหรับแหล่งจ่ายไฟหรือรูสายกราวด์ถือได้ว่าใช้ขนาดที่ใหญ่กว่าเพื่อลดความต้านทาน

(2) ยิ่งพื้นที่แยก POWER มีขนาดใหญ่เท่าใดก็ยิ่งดีเท่านั้น เมื่อพิจารณาถึงความหนาแน่นของรูทะลุบน PCB โดยทั่วไปแล้วจะอยู่ที่ D1=D2+0.41

(3) พยายามอย่าเปลี่ยนชั้นของสัญญาณบน PCB กล่าวคือ พยายามลดรู

(4) การใช้ PCB แบบบางช่วยลดพารามิเตอร์ปรสิตสองตัวผ่านรู

(5) พินของแหล่งจ่ายไฟและกราวด์ควรอยู่ใกล้กับรู ยิ่งตะกั่วระหว่างรูและพินสั้นลงก็ยิ่งดีเท่านั้น เนื่องจากจะทำให้ตัวเหนี่ยวนำเพิ่มขึ้น ในขณะเดียวกัน แหล่งจ่ายไฟและสายดินควรมีความหนามากที่สุดเพื่อลดความต้านทาน

(6) วางการต่อสายดินบางส่วนไว้ใกล้กับช่องผ่านของชั้นแลกเปลี่ยนสัญญาณเพื่อให้เกิดวงวนระยะสั้นสำหรับสัญญาณ

นอกจากนี้ ความยาวรูทะลุยังเป็นหนึ่งในปัจจัยหลักที่ส่งผลต่อการเหนี่ยวนำทะลุรู สำหรับรูทะลุด้านบนและด้านล่าง ความยาวของรูทะลุจะเท่ากับความหนาของ PCB เนื่องจากจำนวนชั้น PCB ที่เพิ่มขึ้น ความหนาของ PCB มักจะสูงถึงมากกว่า 5 มม.

อย่างไรก็ตามในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง เพื่อลดปัญหาที่เกิดจากรู โดยทั่วไปความยาวของรูจะถูกควบคุมภายใน 2.0 มม. สำหรับความยาวรูที่มากกว่า 2.0 มม. ความต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์ของรูสามารถปรับปรุงได้บางส่วน ขอบเขตโดยการเพิ่มเส้นผ่านศูนย์กลางรู เมื่อความยาวรูทะลุคือ 1.0 มม. และต่ำกว่า รูรับแสงทะลุผ่านที่เหมาะสมที่สุดคือ 0.20 มม. ~ 0.30 มม.