دليل تصميم اللوحة عالية التردد المخصص من خلال الفتحة: مخطط تحسين سلامة الإشارة للتخلص من تأثير كعب الروتين باستخدام تقنية الحفر الخلفي

1.1 تشكيل بذرة

من خلال الثقوب هي البنية الأساسية لتحقيق التوصيل البيني للطبقات في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متعددة الطبقات، وسوف تخترق الثقوب المطلية التقليدية (PTH) سمك اللوحة بالكامل. عندما يتم إرسال الإشارات عالية السرعة بين طبقات معينة فقط، فإن أجزاء الجدار النحاسي المعلقة في الممر والتي لا تشارك في نقل الإشارة تشكل كعبًا - أي ما يعادل خطًا قصيرًا موازيًا بطرف مفتوح.

لنأخذ اللوحة المكونة من 12 طبقة كمثال: عندما تتغير الإشارة من L1 إلى L6، تكون الجدران النحاسية للفتحات الموجودة في L7~L12 عبارة عن أكوام متبقية يبلغ طولها حوالي 0.8 مم.

1.2 القانون الكمي لتأثير الرنين
الخطر الأساسي للأكوام المتبقية هو توليد رنين سلسلة π/4 عند تردد محدد، والذي يعكس كل طاقة الإشارة في نطاق التردد هذا

صيغة تردد الرنين هي f=c/(4 × L × √ ε r)، حيث c هي سرعة الضوء، وL هو طول الكومة المتبقية، وε r هو ثابت العزل الكهربائي للوحة

FR-4 اللوحة (ε r ≈ 3.8~4.2) الحساب التجريبي: f (جيجاهرتز) ≈ 80/L (مم)

تتوافق نقاط الرنين النموذجية مع:

الكومة المتبقية 100 مل (2.54 ملم) ← رنين عند 3.5 جيجا هرتز تقريبًا

الكومة المتبقية 50 مل (1.27 مم) ← رنين عند حوالي 7 جيجا هرتز

الكومة المتبقية 20 مل (0.5 مم) ← رنين عند 17.5 جيجا هرتز تقريبًا

الكومة المتبقية 10 مم (0.25 مم) ← رنين عند 35 جيجا هرتز تقريبًا

1.3 تأثير محدد على سلامة الإشارة
طفرة المعاوقة: تقدم الكومة المتبقية سعة طفيلية إضافية تبلغ 0.3 ~ 0.8pF، مما يتسبب في انخفاض المعاوقة من الهدف 50 Ω إلى 35 ~ 45 Ω، مع تقلبات تصل إلى ± 15٪

تدهور فقدان الانعكاس والعودة: يمكن أن يتدهور S11 عند نقطة الرنين إلى -8~-10dB، ويتجاوز انعكاس الإشارة 30%

زيادة كبيرة في فقدان الإدخال: يمكن أن تزيد خسارة الإدخال في نطاق التردد 10 جيجا هرتز بمقدار 3-5 ديسيبل، مع فقدان إشارة إضافي بنسبة 25% عند كومة متبقية تبلغ 100 مل وما يصل إلى 50% عند 200 مل

إغلاق مخطط العين والارتعاش: يمكن تقليل ارتفاع عين الإشارة بسرعة 25 جيجابت في الثانية بنسبة 40%، ويمكن زيادة الارتعاش الحتمي بمقدار 20-30 ثانية

تحويل الوضع والتداخل: يؤدي انقطاع مقاومة الكومة المتبقية إلى تشغيل تحويل الوضع TE11 إلى وضع TM01، مما يزيد من تداخل القنوات المجاورة بأكثر من 12%

التأثير التراكمي للأكوام المتبقية المتعددة: تأثير أربعة أكوام متبقية قصيرة يبلغ طولها 20 مل أكبر بكثير من تأثير كومة متبقية واحدة طولها 60 مل. كلما زاد عدد الثقوب الموجودة في الوصلة، زاد التدهور التراكمي للأكوام المتبقية

متطلبات خاصة لسيناريوهات التطبيق المختلفة
موصل التجعيد عبر: يجب الاحتفاظ بطول جدار كافٍ لفتحة التجعيد (عادة أكبر من أو يساوي عمق إدخال دبوس التجعيد+12هامش أمان ملي)، ويجب ألا يتسبب المثقاب الخلفي في إتلاف هيكل التثبيت الميكانيكي لمنطقة التجعيد

واجهات ذاكرة DDR5/DDR6: يجب التحكم في بقايا سطر العنوان/الأوامر/الساعة في غضون 8 مل، ويجب التحكم في بقايا خط البيانات في غضون 10 مل

دائرة موجة الترددات اللاسلكية/المليمترية: كومة متبقية لإشارات التردد اللاسلكي أعلى من 10 جيجا هرتز أقل من أو تساوي 5 مل، كومة متبقية لتطبيقات الموجات المليمترية فوق 30 جيجا هرتز أقل من أو تساوي 2 مل، ويجب تنسيقها مع التأريض عبر التدريع

منطقة BGA fanout: يجب أن يكون الزوج التفاضلي المكون من طريقتين متماثلين تمامًا، مع نفس الطبقة الداخلية والخارجية، ونفس الفتحة، ونفس وسادة اللحام، ونفس وسادة اللحام العكسي، ونفس عمق الحفر الخلفي، لتجنب تحويل الوضع الشائع