Является ли один большой переход лучше, чем несколько небольших переходных отверстий, при изменении силовых трасс и грунта между слоями?

Меня смущает использование сквозного размещения в трассах питания либо для смены слоев как части маршрутизации основного источника питания, либо для получения доступа к контактам компонентов из слоя, отличного от того, где расположена трасса питания, и от таких компонентов, как разъединительные крышки на землю плоскость отсчета.

Я прочитал здесь « Много маленьких через несколько больших через » и здесь « https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf », что лучше иметь несколько переходных отверстий, но оба источника больше говорят о тепловых преимуществах наличия нескольких маленьких переходы в отличие от одного большого прохода.

Моя путаница возникает, когда я смотрю на это с точки зрения индуктивности, поскольку маленькие переходные отверстия имеют более высокую индуктивность, а высокая индуктивность, безусловно, не очень хорошая идея в распределительной сети.

Итак, мои вопросы. Лучше иметь два или более 10 милов переходных отверстий или один большой 30 мил или 40 мил через сквозные развязывающие конденсаторы?

И, лучше ли иметь несколько 10 миллионов переходных отверстий или один большой проход, чтобы соединить верхний уровень VCC с нижним слоем, а GND источника питания - с плоскостью GND?

Я не беспокоюсь о жаре, но больше о целостности власти. Я просто хочу иметь возможность переключать слои без большой индуктивности и иметь эффективную развязку.

power-integrity

— m4l490n
источник

параллельное подключение нескольких индукторов создает меньшую индуктивность, как и в случае параллельно

— Jasen

Так что это будет означать, что по сути это то же самое, что поставить несколько небольших переходных отверстий или один большой через, верно?

— m4l490n

Я бы так подумал, но я не видел ни одного номера.

— Ясен

@Jasen в основном правильно, но помните, что множественные переходы рядом друг с другом будут иметь взаимную индуктивность, что сделает обычную формулу параллельных индукторов (

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

$1/L_{eq}=1/L_1+1/L_2+...$ ) несколько оптимистично. Несмотря на это, я все же ожидал бы, что несколько небольших переходных отверстий выйдут лучше, чем один большой переход в случаях, когда небольшие переходные отверстия обеспечивают более низкое сопротивление, чем большой переход.

— Фотон

какая нагрузка? В общем, для шины 3.3 В нет необходимости принимать во внимание такие соображения, если только не существуют переходные процессы на этой шине. Да, несколько переходов, соединяющих плоскость, лучше, чем одно большое Виа. Кластеризация (поддержание непосредственной близости переходных отверстий с x и y между проходами, сохраняемыми постоянными и минимальными) из Via также очень важна, иначе переходные отверстия не будут распределять токи симметрично.

— user19579

Ответы:

Многие небольшие переходы лучше. Рассмотрим эту конфигурацию:

источник

Измеренная индуктивность, указанная в источнике, составляет (нГн) 0,61, 1,32, 2,00, 7,11, 15,7 и 10,3 для конфигурации A, B, C, D, E и F соответственно.

Причина этого заключается в том, что индуктивность слегка увеличивается при уменьшении диаметра. Это более чем компенсируется наличием нескольких переходов параллельно. Существует много приближений для сквозной индуктивности, которые вы можете использовать для проверки приведенного выше результата, например:

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
источник

Помните, что соединение осуществляется путем обшивки внутренних отверстий, так что на плате с двумя милями обшивки в сквозных отверстиях ток должен протекать через трубу с толщиной стенки в две милы на внутренней стороне вашего отверстия возможно, до 1-миллиметрового следа, который касается только края трубы (если отверстие было точно просверлено, но это совсем другая тема). В вашем примере девять 10-миллиметровых переходных отверстий имели бы большее поперечное сечение меди на доске, чем 50-миллиметровое сквозное (примерно 9: 5). Это важно как для сопротивления при больших токах, так и для скин-эффекта на высоких частотах.

Другое соображение - растрескивание, особенно при соединении с внутренними слоями. Медь расширяется с другой скоростью, чем FR4 или другой материал доски, поэтому будет больше дифференциального движения и больше напряжения, так как геометрия становится больше, если доска циклически нагревается при температуре. Точно так же, когда доска изгибается во время вибрации или перемещения, большая геометрия означает, что напряжение больше в соединении между покрытием отверстия и следом.

Только для внешних слоев или двухсторонних плат, я видел одиночные большие переходные отверстия с кусочком шинного провода и припаянными с обеих сторон для высокой мощности, но несколько небольших переходных отверстий обычно лучше, если вы зависите от плакировки для передачи тока.

— Джон Биркхед
источник

На данный момент меня больше заботит целостность питания, чем ток и тепловые возможности, я имею в виду наличие чистого источника питания с низкой индуктивностью для всех цифровых схем на плате. По большинству комментариев стало ясно, что многие маленькие переходные отверстия лучше, чем один большой, с текущей точки зрения.

— m4l490n