Thiết kế xuyên lỗ của HDI PCB

Trong thiết kế PCB tốc độ cao, PCB nhiều lớp thường được sử dụng và lỗ xuyên qua là một yếu tố quan trọng trong thiết kế PCB nhiều lớp. Lỗ xuyên qua PCB chủ yếu bao gồm ba phần: lỗ, khu vực miếng hàn xung quanh lỗ và khu vực cách ly lớp POWER. Tiếp theo, chúng ta sẽ tìm hiểu PCB tốc độ cao thông qua vấn đề lỗ hổng và yêu cầu thiết kế.

Ảnh hưởng của lỗ xuyên trong PCB HDI

Trong bo mạch đa lớp PCB HDI, mối liên kết giữa lớp này và lớp khác cần được kết nối thông qua các lỗ. Khi tần số nhỏ hơn 1 GHz, các lỗ có thể đóng vai trò kết nối tốt và điện dung và điện cảm ký sinh có thể bị bỏ qua. Khi tần số cao hơn 1 GHz, không thể bỏ qua ảnh hưởng của hiệu ứng ký sinh của lỗ quá mức đối với tính toàn vẹn của tín hiệu. Tại thời điểm này, lỗ quá mức thể hiện điểm dừng trở kháng không liên tục trên đường truyền, điều này sẽ dẫn đến phản xạ tín hiệu, độ trễ, suy giảm và các vấn đề về tính toàn vẹn tín hiệu khác.

Khi tín hiệu được truyền đến lớp khác qua lỗ, lớp tham chiếu của đường tín hiệu cũng đóng vai trò là đường trở về của tín hiệu qua lỗ và dòng trở về sẽ chạy giữa các lớp tham chiếu thông qua khớp nối điện dung, gây ra bom mặt đất và các vấn đề khác.

Loại lỗ thông thường, Thông thường, lỗ xuyên được chia thành ba loại: lỗ xuyên, lỗ mù và lỗ chôn.

Lỗ mù: là lỗ nằm ở bề mặt trên và dưới của bảng mạch in, có độ sâu nhất định để nối giữa đường bề mặt và đường bên trong bên dưới. Độ sâu của lỗ thường không vượt quá một tỷ lệ nhất định của khẩu độ.

Lỗ chôn: lỗ kết nối ở lớp bên trong của bảng mạch in không mở rộng ra bề mặt của bảng mạch.

Lỗ xuyên: lỗ này đi xuyên qua toàn bộ bảng mạch và có thể được sử dụng để kết nối nội bộ hoặc làm lỗ định vị cho các linh kiện. Bởi vì lỗ xuyên qua trong quy trình dễ đạt được hơn, chi phí thấp hơn nên bảng mạch in thường được sử dụng

Thiết kế thông qua lỗ trên PCB tốc độ cao

Trong thiết kế PCB tốc độ cao, lỗ VIA tưởng chừng đơn giản thường sẽ mang lại những tác động tiêu cực lớn cho thiết kế mạch. Để giảm bớt những tác động bất lợi do hiệu ứng ký sinh của thủng gây ra, chúng ta có thể cố gắng hết sức để:

(1) chọn kích thước lỗ hợp lý. Đối với thiết kế PCB có mật độ chung nhiều lớp, tốt hơn nên chọn 0,25mm/0,51mm/0,91mm (lỗ khoan/miếng hàn/khu vực cách ly ĐIỆN) xuyên qua lỗ. mật độ PCB cũng có thể sử dụng lỗ xuyên 0,20mm/0,46mm/0,86mm, cũng có thể thử lỗ không xuyên qua; Đối với nguồn điện hoặc lỗ dây nối đất có thể được xem xét sử dụng kích thước lớn hơn để giảm trở kháng;

(2) vùng cách ly POWER càng lớn thì càng tốt. Xem xét mật độ xuyên lỗ trên PCB, thông thường D1=D2+0,41;

(3) cố gắng không thay đổi lớp tín hiệu trên PCB, nghĩa là cố gắng giảm lỗ hổng;

(4) việc sử dụng PCB mỏng có lợi cho việc giảm hai thông số ký sinh qua lỗ;

(5) Chân của nguồn điện và mặt đất phải gần với lỗ. Dây dẫn giữa lỗ và chốt càng ngắn thì càng tốt vì chúng sẽ dẫn đến tăng độ tự cảm. Đồng thời, nguồn điện và dây nối đất phải càng dày càng tốt để giảm trở kháng;

(6) đặt một số đường nối đất gần các lỗ truyền của lớp trao đổi tín hiệu để cung cấp một vòng lặp khoảng cách ngắn cho tín hiệu.

Ngoài ra, chiều dài lỗ xuyên cũng là một trong những yếu tố chính ảnh hưởng đến độ tự cảm xuyên lỗ. Đối với lỗ xuyên trên và dưới, chiều dài lỗ xuyên bằng độ dày PCB. Do số lượng lớp PCB ngày càng tăng nên độ dày PCB thường đạt trên 5 mm.

Tuy nhiên, trong thiết kế PCB tốc độ cao, để giảm thiểu sự cố do lỗ gây ra, chiều dài lỗ thường được kiểm soát trong phạm vi 2,0mm. Đối với chiều dài lỗ lớn hơn 2,0mm, tính liên tục của trở kháng lỗ có thể được cải thiện thành một số mức độ bằng cách tăng đường kính lỗ. Khi chiều dài xuyên qua lỗ là 1,0mm trở xuống, khẩu độ xuyên lỗ tối ưu là 0,20mm ~ 0,30mm.