Cara Memanfaatkan Teknologi Through-Hole (THT) Terbaik dalam Desain PCB Berkecepatan Tinggi

Saat ini, desain PCB berkecepatan tinggi telah diterapkan secara luas di berbagai bidang seperti telekomunikasi, komputer dan grafik dan pemrosesan gambar dan semua produk bernilai tambah berteknologi tinggi dirancang untuk konsumsi daya rendah, radiasi elektromagnetik rendah, keandalan tinggi, miniaturisasi dan cahaya. bobot. Untuk mencapai target tersebut, desain dan implementasi teknologi through-hole (THT) sangat penting dalam desain PCB berkecepatan tinggi.

Teknologi Melalui Lubang

Melalui lubang adalah salah satu bagian penting untuk desain PCB multi-layer. Sebuah lubang tembus terdiri dari tiga bagian:melalui, pad dan area isolasi bidang daya, yang dapat ditunjukkan pada gambar berikut. THT diperoleh dengan melapisi lapisan logam pada dinding lubang dengan cara deposit kimia sehingga foil tembaga dari setiap lapisan internal atau bidang papan sirkuit dapat dihubungkan satu sama lain. Dua sisi lubang tembus dihasilkan dalam bentuk bantalan biasa, yang keduanya dapat langsung dihubungkan dengan tracing pada lapisan atas dan bawah dan dapat dipertahankan tanpa sambungan juga. Lubang tembus berperan dalam sambungan listrik, fiksasi, dan komponen pemosisian.

Dalam hal THT, lubang tembus umumnya diklasifikasikan menjadi lubang tembus, tembus buta, dan terkubur melalui:
a. Melalui lubang melalui melewati semua lapisan papan sirkuit, berlaku untuk interkoneksi internal atau memainkan peran sebagai lubang pemosisian. Karena vias melalui lubang dapat diakses dalam teknologi dengan biaya rendah, mereka banyak digunakan oleh sebagian besar PCB.
b. Blind via mengacu pada lubang yang bertanggung jawab untuk koneksi antara jejak permukaan dan jejak internal di bawah dengan kedalaman tertentu. Rasio antara via depth dan via diameter biasanya tidak melebihi nilai tertentu.
c. Terkubur melalui mengacu pada menghubungkan melalui yang terletak di lapisan internal, yang tidak dapat dilihat dari tampilan papan PCB karena gagal diperluas ke permukaan papan sirkuit.

Baik vias buta dan vias terkubur terletak di lapisan internal papan sirkuit dan dihasilkan sebelum laminasi.

Kapasitas Parasit dalam THT

Melalui lubang fitur kapasitansi parasit ke tanah. Diameter isolasi melalui bidang tanah adalah D₂; diameter pad lubang tembus adalah D₁; ketebalan PCB adalah T; konstanta dielektrik bahan substrat adalah . Kemudian, kapasitansi parasit melalui lubang dapat dihitung dengan rumus C=1.41εTD₁ /(D₂ -D₁ )

Pengaruh utama kapasitansi parasit di sirkuit adalah untuk memperpanjang waktu naik sinyal dan kecepatan lari sirkuit yang lebih rendah. Jadi, semakin rendah kapasitansi parasit, semakin baik.

Induktansi Parasit dalam THT

Melalui lubang fitur induktansi parasit juga. Dalam proses desain sirkuit digital berkecepatan tinggi, bahaya yang dihasilkan dari induktansi parasit biasanya lebih besar daripada yang disebabkan oleh kapasitansi parasit. Induktansi seri parasit akan melemahkan fungsi kapasitansi bypass dan mengurangi efek penyaringan dari keseluruhan sistem tenaga. Ketika induktansi lubang tembus ditunjukkan sebagai L, panjang lubang tembus sebagai h, diameter lubang tembus sebagai d, induktansi parasit lubang tembus dapat ditentukan dengan menyesuaikan dengan rumus L=5.08h[In(4h/d)+1]

Berdasarkan rumus tersebut, diameter lubang jarang dikaitkan dengan induktansi dan elemen terbesar yang mempengaruhi induktansi adalah panjang lubang.

Non THT (termasuk blind via dan terkubur via)

Dalam hal non THT, aplikasi blind via dan terkubur via mampu secara dramatis mengurangi ukuran dan kualitas PCB termasuk jumlah lapisan, meningkatkan kompatibilitas elektromagnetik (EMC) dan meminimalkan biaya. Selain itu, tugas desain akan menjadi jauh lebih mudah. Dalam desain PCB tradisional dan proses pembuatan PCB, melalui lubang biasanya memunculkan banyak masalah. Pertama, mereka bertanggung jawab atas sebagian besar ruang efektif. Kedua, kepadatan lubang tembus yang terlalu tinggi membawa tantangan terhadap penelusuran internal papan PCB.

Dalam desain PCB, meskipun ukuran pad dan lubang tembus terus dikurangi, rasio aspek akan meningkat ketika ketebalan papan turun secara tidak proporsional dan keandalan akan berkurang saat rasio aspek meningkat. Dengan pematangan teknologi pengeboran laser dan teknologi plasma dry etching, vias buta kecil non-THT dan vias terkubur telah menjadi kemungkinan lain. Jika diameter lubang tersebut 0,3 mm, parameter parasit akan menjadi sepersepuluh dari vias tradisional dengan keandalan PCB yang meningkat.

Dengan penerapan non-THT, jumlah lubang tembus yang besar akan berkurang pada papan PCB, sehingga lebih banyak ruang yang tersisa untuk tracing. Ruang istirahat dapat digunakan sebagai pelindung area masif untuk meningkatkan kinerja EMI/RFI. Selain itu, lebih banyak ruang istirahat juga dapat digunakan sebagai pelindung parsial untuk komponen internal dan kabel jaringan utama sehingga dapat menampilkan kinerja listrik yang optimal. Penerapan vias non-THT memudahkan pin komponen untuk menembus sehingga penelusuran dapat lebih mudah untuk komponen pin kepadatan tinggi seperti komponen BGA (ball grid array).

Desain THT dalam PCB Biasa

Kapasitansi parasit dan induktansi parasit jarang mempengaruhi melalui lubang selama fase desain PCB biasa. Sejauh menyangkut desain PCB 1 hingga 4 lapis, lubang tembus dengan diameter seperti 0,36mm, 0,61mm atau 1,02mm dapat dipilih masing-masing untuk melalui, pad, dan area isolasi di bidang tanah. Beberapa jejak sinyal dengan persyaratan khusus dapat bergantung pada lubang tembus dengan diameter 0,41 mm, 0,81 mm, dan 1,32 mm.

Desain THT dalam PCB Berkecepatan Tinggi

Sesuai dengan sifat parasit THT yang disebutkan di atas, kita dapat melihat bahwa THT yang terlihat sederhana cenderung membawa efek negatif yang besar pada desain sirkuit pada desain PCB berkecepatan tinggi. Untuk mengurangi dampak buruk akibat parasit THT, berikut tips yang dapat dijadikan acuan:
a. Ukuran THT yang sesuai harus diambil. Ketika datang ke desain PCB dengan beberapa lapisan dan kepadatan biasa, THT harus diambil dengan parameter lubang masing-masing 0,25mm, 0,51mm dan 0,91mm untuk vias, pad dan area isolasi. PCB densitas tinggi juga dapat memilih lubang dengan parameter 0,20mm, 0,46mm, dan 0,86mm untuk vias, pad, dan area isolasi. Non-THT juga selektif. Untuk lubang tembus yang berhubungan dengan daya atau arde, lubang tembus ukuran besar dapat dipilih untuk mengurangi impedansi.
b. Semakin besar area isolasi di power plane, semakin baik. Sejauh menyangkut kerapatan lubang, nilai D₁ biasanya jumlah D₂ dan 0,41 mm.
c. Ini optimal untuk mengatur jejak sinyal tidak melintasi lapisan, yaitu, jumlah lubang tembus harus diminimalkan.
d. PCB yang lebih tipis dimanfaatkan untuk membantu pengurangan parameter parasit.
e. Lubang tembus harus ditempatkan sedekat mungkin dengan pin power dan ground dan lead antara THT dan pin harus sesingkat mungkin karena akan menyebabkan peningkatan induktansi. Selanjutnya, kabel daya dan ground bisa setebal mungkin untuk mendapatkan penurunan impedansi.

Tentu saja, masalah spesifik harus dianalisis secara khusus selama fase desain PCB. Dua aspek lain tidak dapat dihindari:biaya dan kualitas sinyal. Pertimbangan yang seimbang harus diambil selama desain PCB berkecepatan tinggi untuk menangkap kualitas sinyal yang optimal dengan biaya yang dapat diterima.

Anda mungkin juga tertarik pada:
• Bagaimana Mendesain Vias Buta/Terkubur di Sirkuit Digital Berkecepatan Tinggi
• Haruskah Pad Non-Fungsional Dilepas atau Disimpan di Vias PCB Berkecepatan Tinggi?
• Penelitian Desain PCB Berkecepatan Tinggi dalam Sistem Aplikasi Tertanam
• Cara Mendesain Bidang Gambar untuk PCB Berkecepatan Tinggi
• Layanan Pembuatan PCB Fitur Lengkap dari PCBCart
• Layanan Perakitan PCB Turnkey Lanjutan dari PCBCart