Технология PCB - Благодаря знаниям в области проектирования печатных плат

Сквозное отверстие является важнейшим элементом при проектировании печатных плат, особенно при проектировании высокоскоростных многослойных печатных плат, где инженеры должны тщательно продумывать конструкцию переходных отверстий. Давайте углубимся в изучение переходных отверстий в дизайне печатных плат.

Типы переходных отверстий

Переходные отверстия обычно подразделяются на три типа: сквозные, глухие и заглубленные.

1.Глухое отверстие - это отверстие, которое соединяет верхний и нижний слои печатной платы, но не проходит через всю плату. Глубина отверстия обычно ограничена в зависимости от его диаметра.

2.Заглубленное отверстие: относится к сквозному отверстию, которое соединяет только внутренние слои печатной платы и не выходит на поверхность.

3. Сквозное отверстие: этот тип сквозного отверстия проходит полностью через печатную плату и используется для обеспечения соединения внутри печатной платы или в качестве монтажных отверстий для компонентов. Сквозные отверстия проще в изготовлении и, как правило, более экономичны, поэтому они широко используются в большинстве печатных плат.

Правила проектирования печатных плат

При проектировании и изготовлении печатных плат инженеры должны учитывать следующее:

1. Переходные отверстия не должны располагаться на контактных площадках.

2. В радиусе 1,5 мм от металлического корпуса компонента, где он соприкасается с печатной платой, не должно быть переходных отверстий.

3. Не следует размещать отверстия в зоне, используемой для поверхностного монтажа клея или печати (например, под чипом или компонентами SOP).

4. Внутренний диаметр сквозного отверстия в идеале должен составлять 0,2 мм (8 мил) или больше, а внешний диаметр - 0,4 мм (16 мил) или больше; в сложных случаях внешний диаметр следует регулировать до 0,35 мм (14 мил).

5. Для BGA с конструкцией с шагом 0,65 мм или более рекомендуется не использовать заглубленные или глухие переходы, так как это значительно увеличивает стоимость.

6. Расстояние между отверстиями не должно быть слишком маленьким, чтобы избежать поломки отверстий во время сверления. Как правило, расстояние между отверстиями должно составлять не менее 0,5 мм, при этом следует избегать расстояния от 0,35 мм до 0,4 мм. Не рекомендуется использовать отверстия с расстоянием между ними 0,3 мм или менее.

Переходные отверстия в стандартных печатных платах

В стандартной конструкции печатных плат паразитная емкость и индуктивность переходных отверстий минимальны. Для 1-4-слойной печатной платы подходят отверстия диаметром 0,36 мм/0,61 мм/1,02 мм (прокладка для сверления/силовая изоляция). Для некоторых специальных сигнальных линий (например, питания, заземления, синхронизации) лучше использовать переходные отверстия диаметром 0,41 мм/0,81 мм/1,32 мм. Другие размеры могут быть выбраны в зависимости от реальных потребностей.

Переходные отверстия в быстродействующих печатных платах

В высокоскоростных многослойных печатных платах переходы необходимы для соединения сигнальных трасс между слоями.Переходы с частотой ниже 1 ГГц, как правило, эффективны для подключения, и их паразитной емкостью и индуктивностью можно пренебречь.Однако при частоте выше 1 ГГц паразитные эффекты переходных каналов могут вызывать проблемы с целостностью сигнала, такие как отражение, задержка и затухание из-за неоднородности импеданса.

Когда сигнал проходит через переход на другой уровень, опорный уровень также служит в качестве обратного пути для сигнала, что может привести к таким проблемам, как отскок от земли.

Таким образом, при проектировании высокоскоростных печатных плат кажущиеся простыми переходные отверстия могут оказывать значительное негативное влияние на производительность схемы.Инженеры могут смягчить эти последствия путем:

1.Выбора подходящих размеров переходных отверстий.Для типичных многослойных печатных плат предпочтительны отверстия диаметром 0,25 мм/0,51 мм/0,91 мм (для сверления/прокладки/изоляции ПИТАНИЯ), в то время как для конструкций с высокой плотностью используются отверстия диаметром 0,20 мм/0,46 мм/0,86 мм или даже сквозные отверстия. Для переходов питания или заземления большие размеры могут помочь снизить сопротивление.

2.Увеличьте зону изоляции питания и, учитывая плотность переходов на печатной плате, обычно D1 = D2 + 0,41.

3.Сведение к минимуму переходов между уровнями сигнала для уменьшения количества переходов.

4.Использование более тонких печатных плат для уменьшения паразитных параметров переходов.

5.Размещение переходов питания и заземления как можно ближе к соответствующим выводам для минимизации индуктивности.Трассы для питания и заземления также должны быть как можно шире, чтобы уменьшить сопротивление.

6.Расположите переходники заземления рядом с сигнальными переходниками, чтобы обеспечить короткий обратный путь для сигнала.

При проектировании высокоскоростных сквозных отверстий в печатной плате выбор, минимизация количества переходных отверстий и оптимизация размещения имеют решающее значение для снижения влияния паразитной емкости и индуктивности, обеспечивая целостность сигнала.