Apakah satu besar melalui lebih baik daripada beberapa vias kecil ketika mengubah jejak daya dan tanah antara lapisan?

Saya bingung tentang penempatan via jejak daya baik untuk mengubah lapisan sebagai bagian dari rute pasokan utama atau untuk mendapatkan pin komponen dari lapisan yang berbeda ke tempat jejak daya berada, dan dari komponen seperti topi pelepas sambungan ke tanah pesawat referensi.

Saya membaca di sini " Banyak yang kecil melalui beberapa yang lebih besar via " dan di sini " https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf " bahwa memiliki beberapa vias lebih baik tetapi kedua sumber berbicara lebih banyak tentang manfaat termal dari memiliki beberapa kecil sebagai lawan dari satu via besar.

Kebingungan saya adalah ketika saya melihat ini dari sudut pandang induktansi karena vias kecil memiliki induktansi lebih tinggi dan induktansi tinggi jelas bukan ide yang baik dalam jaringan distribusi daya.

Jadi pertanyaan saya adalah. Apakah lebih baik untuk memiliki dua, atau lebih, 10 mil vias atau satu 30 mil atau 40 mil besar melalui kapasitor decoupling?

Dan, apakah lebih baik untuk memiliki beberapa vias 10 mil atau satu besar melalui untuk menghubungkan lapisan atas VCC ke lapisan bawah dan catu daya GND ke pesawat GND?

Saya tidak peduli tentang panas tetapi lebih untuk integritas daya. Saya hanya ingin dapat mengganti layer tanpa memasukkan banyak induktansi dan memiliki decoupling yang efektif.

power-integrity

— m4l490n
sumber

menempatkan beberapa induktor secara paralel menghasilkan induktansi yang lebih rendah, sama dengan resistor secara paralel,

— Jasen

Jadi itu berarti bahwa pada dasarnya sama untuk menempatkan beberapa vias kecil atau satu besar, kan?

— m4l490n

Saya akan berpikir begitu, tetapi saya belum melihat angka.

— Jasen

@Jasen sebagian besar benar, tetapi ingat bahwa beberapa vias di dekat satu sama lain akan memiliki induktansi bersama, yang akan membuat rumus induktor paralel yang biasa (

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

$1/L_{eq}=1/L_1+1/L_2+...$ ) agak optimis. Meskipun demikian, saya masih berharap beberapa vias kecil untuk keluar lebih baik daripada satu besar melalui dalam kasus di mana vias kecil memberikan perlawanan yang lebih rendah daripada besar melalui.

— The Photon

apa bebannya? Secara umum untuk rel 3.3V tidak perlu mengambil banyak pertimbangan ini kecuali transien khusus pada rel ini. Ya, Multi vias yang menghubungkan pesawat lebih baik daripada Via besar tunggal. Clustering (mempertahankan kedekatan vias dengan x dan y antara via tetap konstan dan minimum) dari Via juga sangat penting, jika tidak vias tidak akan berbagi arus secara simetris.

— user19579

Jawaban:

Banyak vias kecil lebih baik. Pertimbangkan konfigurasi ini:

sumber

Induktansi yang diukur, seperti yang diberikan dalam sumber, adalah (nH) 0,61, 1,32, 2,00, 7,11, 15,7, dan 10,3 untuk konfigurasi A, B, C, D, E, dan F masing-masing.

Alasan untuk itu adalah bahwa melalui induktansi sedikit meningkat ketika diameter menurun. Ini lebih dari kompensasi untuk memiliki beberapa vias secara paralel. Ada banyak perkiraan untuk induktansi via yang dapat Anda gunakan untuk memvalidasi hasil di atas, seperti

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

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

— pengguna110971
sumber

Ingat bahwa sambungan dibuat oleh pelapisan bagian dalam lubang, sehingga pada papan dengan dua mil pelapisan di vias, arus harus mengalir melalui tabung dengan ketebalan dinding dua mil di bagian dalam lubang Anda. , mungkin ke jejak satu-mil yang menyentuh hanya di tepi tabung (jika lubang itu dibor dengan bersih, tapi itu adalah topik yang sama sekali berbeda). Dalam contoh Anda, sembilan 10 mil vias akan memiliki lebih banyak penampang tembaga melalui papan daripada 50 mil melalui (sekitar 9: 5). Ini penting untuk ketahanan pada arus tinggi dan untuk efek kulit pada frekuensi tinggi.

Pertimbangan lain adalah retak, terutama saat menghubungkan ke lapisan internal. Tembaga mengembang pada laju yang berbeda dari FR4 atau bahan papan lainnya, sehingga akan ada lebih banyak gerakan diferensial, dan lebih banyak tekanan, karena geometri menjadi lebih besar jika papan didaur ulang pada suhu. Demikian pula, ketika papan dilenturkan selama getaran atau penanganan, geometri yang lebih besar berarti bahwa tegangan lebih besar pada sambungan antara pelapisan lubang dan jejak.

Untuk lapisan luar saja atau dua papan sisi, saya telah melihat vias besar tunggal dengan sepotong kawat bus melalui dan disolder di kedua sisi untuk daya tinggi, tetapi beberapa vias kecil biasanya lebih baik jika Anda bergantung pada pelapisan untuk membawa arus.

— John Birckhead
sumber

Pada titik ini, saya lebih peduli tentang integritas daya daripada kemampuan saat ini dan termal, maksud saya, memiliki pasokan bersih dengan induktansi rendah untuk semua sirkuit digital di papan tulis. Oleh sebagian besar komentar, sekarang lebih jelas bahwa banyak vias kecil lebih baik dari satu besar dari perspektif saat ini.

— m4l490n