Ist eine große Durchkontaktierung besser als mehrere kleine Durchkontaktierungen, wenn Stromspuren und Erdung zwischen den Schichten geändert werden?

Ich bin verwirrt über die Durchkontaktierung in Stromspuren, um entweder die Schichten im Rahmen der Verlegung der Hauptversorgung zu wechseln oder um zu Komponentenstiften von einer Schicht zu gelangen, die sich von der Position der Stromspur unterscheidet, und von Komponenten wie der Entkopplung der Kappen zum Boden Bezugsebene.

Ich habe hier " Viele kleine Via gegen wenige größere Via " und hier " https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf " gelesen , dass es besser ist, mehrere Durchkontaktierungen zu haben, aber beide Quellen sprechen mehr über die thermischen Vorteile mehrerer kleiner Durchkontaktierungen Durchkontaktierungen im Gegensatz zu einer großen Durchkontaktierung.

Meine Verwirrung ist, wenn ich dies vom Standpunkt der Induktivität aus betrachte, da kleine Durchkontaktierungen eine höhere Induktivität haben und eine hohe Induktivität in einem Stromverteilungsnetz definitiv keine gute Idee ist.

Meine Fragen sind also. Ist es besser, zwei oder mehr 10-mil-Durchkontaktierungen oder eine große 30-mil- oder 40-mil-Durchkontaktierung über Entkopplungskondensatoren zu haben?

Und ist es besser, mehrere 10-mil-Durchkontaktierungen oder eine große Durchkontaktierung zu haben, um die VCC-Oberschicht mit der Unterschicht und das Netzteil GND mit der GND-Ebene zu verbinden?

Ich mache mir keine Sorgen um die Hitze, sondern mehr um die Integrität der Stromversorgung. Ich möchte nur in der Lage sein, Schichten zu wechseln, ohne viel Induktivität einzuführen, und eine effektive Entkopplung zu haben.

power-integrity m4l490n
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Wenn mehrere Induktivitäten parallel geschaltet werden, wird eine niedrigere Induktivität erzeugt, wie bei parallelen Widerständen.

Jasen

Das würde also bedeuten, dass es im Wesentlichen dasselbe ist, mehrere kleine Durchkontaktierungen oder eine große Durchkontaktierung zu platzieren, oder?

m4l490n

Ich würde es mir denken, aber ich habe keine Zahlen gesehen.

Jasen

1 / L_{e q} = 1 / L_{1} + 1 / L_{2} + . . .

$1/L_{eq}=1/L_1+1/L_2+...$

Was ist die Last? Im Allgemeinen müssen für 3,3-V-Schienen nicht so viele Überlegungen angestellt werden, es sei denn, es handelt sich um spezifische Transienten auf dieser Schiene. Ja, mehrere Durchkontaktierungen, die ein Flugzeug verbinden, sind besser als einzelne große Durchkontaktierungen. Das Clustering (Aufrechterhaltung der Nähe von Durchkontaktierungen mit x und y zwischen den Durchkontaktierungen konstant und minimal) von Durchkontaktierungen ist ebenfalls sehr wichtig, da sonst Durchkontaktierungen die Ströme nicht symmetrisch teilen.

user19579

Antworten:

Viele kleine Durchkontaktierungen sind besser. Betrachten Sie diese Konfiguration:

Quelle

Die gemessene Induktivität, wie in der Quelle angegeben, beträgt (nH) 0,61, 1,32, 2,00, 7,11, 15,7 und 10,3 für die Konfiguration A, B, C, D, E bzw. F.

Der Grund dafür ist, dass die Via-Induktivität leicht zunimmt, wenn der Durchmesser verringert wird. Dies wird durch mehrere parallele Durchkontaktierungen mehr als ausgeglichen. Es gibt viele Näherungswerte für die Via-Induktivität, mit denen Sie das obige Ergebnis validieren können, z

L. = 5.08 h (\ln \frac{4 h}{d} + 1) 10^{- - 9} .

$L = 5.08 h \left( \ln \frac{4h}{d} + 1 \right) 10^{-9}.$

user110971
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Denken Sie daran, dass die Verbindung durch die Beschichtung der Innenseite der Löcher hergestellt wird, sodass auf einer Platte mit zwei Mil Beschichtung in den Durchkontaktierungen der Strom durch ein Rohr mit einer Wandstärke von zwei Mil an der Innenseite Ihres Lochs fließen muss , möglicherweise auf eine 1-mil-Spur, die nur den Rand des Rohrs berührt (wenn das Loch sauber gebohrt wurde, aber das ist ein ganz anderes Thema). In Ihrem Beispiel hätten die neun 10-mil-Durchkontaktierungen mehr Kupferquerschnitt durch die Platine als die eine 50-mil-Durchkontaktierung (ungefähr 9: 5). Dies ist sowohl für den Widerstand bei hohen Strömen als auch für den Hauteffekt bei hohen Frequenzen wichtig.

Die andere Überlegung ist das Reißen, insbesondere beim Verbinden mit inneren Schichten. Kupfer dehnt sich mit einer anderen Geschwindigkeit aus als FR4 oder anderes Plattenmaterial, so dass es mehr Differenzialbewegungen und mehr Spannungen gibt, wenn die Geometrie größer wird, wenn die Platte bei Temperatur getaktet wird. In ähnlicher Weise bedeutet eine größere Geometrie, wenn die Platte während der Vibration oder Handhabung gebogen wird, dass die Belastung der Verbindung zwischen der Lochbeschichtung und der Spur größer ist.

Nur für externe Schichten oder zweiseitige Platinen habe ich einzelne große Durchkontaktierungen mit einem Stück Busdraht gesehen, die für hohe Leistung beidseitig verlötet sind. Mehrere kleine Durchkontaktierungen sind jedoch normalerweise besser, wenn Sie auf die Beschichtung angewiesen sind, um den Strom zu führen.

John Birckhead
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An diesem Punkt mache ich mir mehr Sorgen um die Integrität der Stromversorgung als um die Strom- und Wärmekapazitäten. Ich meine, ich habe eine saubere Versorgung mit niedriger Induktivität für alle digitalen Schaltkreise auf der Platine. Bei den meisten Kommentaren ist jetzt klarer, dass viele kleine Durchkontaktierungen aus aktueller Sicht besser sind als eine große.

m4l490n