Dizajn cez otvor HDI PCB
Pri návrhu vysokorýchlostných dosiek plošných spojov sa často používajú viacvrstvové dosky plošných spojov a dôležitým faktorom v tomto návrhu je priechodný otvor. Priechodný otvor v doske plošných spojov sa skladá hlavne z troch častí: otvoru, oblasti zvarovej plošky okolo otvoru a oblasti izolácie vrstvy POWER. Ďalej sa budeme venovať problému s otvormi a požiadavkám na dizajn vysokorýchlostných dosiek plošných spojov.
Vplyv priechodného otvoru v HDI PCB
Vo viacvrstvových doskách plošných spojov HDI musia byť prepojenia medzi jednotlivými vrstvami prepojené otvormi. Ak je frekvencia nižšia ako 1 GHz, otvory môžu hrať dôležitú úlohu v prepojení a parazitnú kapacitu a indukčnosť možno zanedbať. Ak je frekvencia vyššia ako 1 GHz, vplyv parazitného efektu prekrytia otvoru na integritu signálu nemožno ignorovať. V tomto bode prekrytie otvoru predstavuje nespojitý bod zlomu impedancie na prenosovej ceste, čo vedie k odrazu signálu, oneskoreniu, útlmu a iným problémom s integritou signálu.
Keď sa signál prenáša do inej vrstvy cez otvor, referenčná vrstva signálneho vedenia slúži aj ako spätná cesta signálu cez otvor a spätný prúd bude pretekať medzi referenčnými vrstvami cez kapacitnú väzbu, čo spôsobí pozemné bomby a iné problémy.
Typ priechodného otvoru. Priechodný otvor sa vo všeobecnosti delí na tri kategórie: priechodný otvor, slepý otvor a zakopaný otvor.
Slepý otvor: otvor umiestnený na hornom a spodnom povrchu dosky plošných spojov, ktorý má určitú hĺbku pre spojenie medzi povrchovou čiarou a pod ňou ležiacou vnútornou čiarou. Hĺbka otvoru zvyčajne nepresahuje určitý pomer otvoru.
Zapustený otvor: spojovací otvor vo vnútornej vrstve dosky plošných spojov, ktorý nezasahuje do povrchu dosky plošných spojov.
Priechodný otvor: tento otvor prechádza celou doskou plošných spojov a možno ho použiť na vnútorné prepojenie alebo ako montážny otvor pre súčiastky. Pretože priechodný otvor sa v tomto procese ľahšie dosiahne, náklady sú nižšie, preto sa vo všeobecnosti používajú dosky plošných spojov.
Dizajn priechodného otvoru vo vysokorýchlostnej DPS
Pri vysokorýchlostnom návrhu dosiek plošných spojov má zdanlivo jednoduchý otvor VIA často veľké negatívne účinky na návrh obvodu. Aby sme znížili nepriaznivé účinky spôsobené parazitickým efektom perforácie, môžeme sa čo najviac snažiť:
(1) vyberte primeranú veľkosť otvoru. Pre návrh dosky plošných spojov s viacvrstvovou všeobecnou hustotou je lepšie zvoliť priechodný otvor s rozmermi 0,25 mm/0,51 mm/0,91 mm (otvor/zváracia podložka/oblasť izolácie NAPÁJANIA). Pre niektoré dosky plošných spojov s vysokou hustotou je možné použiť aj priechodný otvor s rozmermi 0,20 mm/0,46 mm/0,86 mm, môžete tiež vyskúšať nepriechodný otvor; pre otvor pre napájací alebo uzemňovací vodič je možné zvážiť použitie väčšej veľkosti, aby sa znížila impedancia;
(2) čím väčšia je izolačná plocha POWER, tým lepšie. Vzhľadom na hustotu priechodných otvorov na doske plošných spojov je to vo všeobecnosti D1=D2+0,41;
(3) snažte sa nemeniť vrstvu signálu na doske plošných spojov, to znamená, snažte sa zmenšiť dieru;
(4) použitie tenkej dosky plošných spojov prispieva k zníženiu dvoch parazitických parametrov prenikajúcich cez otvor;
(5) Kolík napájacieho zdroja a uzemnenie by mali byť blízko otvoru. Čím kratší je vodič medzi otvorom a kolíkom, tým lepšie, pretože to povedie k zvýšeniu indukčnosti. Zároveň by mal byť vodič napájacieho zdroja a uzemnenia čo najhrubší, aby sa znížila impedancia;
(6) umiestnite niekoľko uzemňovacích priechodov v blízkosti priechodových otvorov vrstvy na výmenu signálu, aby ste vytvorili slučku pre signál na krátku vzdialenosť.
Okrem toho je dĺžka priechodného otvoru tiež jedným z hlavných faktorov ovplyvňujúcich indukčnosť priechodného otvoru. Pre horný a dolný priechodný otvor sa dĺžka priechodného otvoru rovná hrúbke dosky plošných spojov. Vzhľadom na rastúci počet vrstiev dosky plošných spojov hrúbka dosky plošných spojov často dosahuje viac ako 5 mm.
Avšak pri vysokorýchlostnom návrhu dosiek plošných spojov sa dĺžka otvoru vo všeobecnosti reguluje v rozmedzí 2,0 mm, aby sa znížil problém spôsobený otvorom. Pri dĺžke otvoru väčšej ako 2,0 mm sa môže kontinuita impedancie otvoru do istej miery zlepšiť zvýšením priemeru otvoru. Ak je dĺžka priechodného otvoru 1,0 mm a menej, optimálny otvor priechodného otvoru je 0,20 mm ~ 0,30 mm.