レイヤー間で電源トレースとグランドを変更する場合、1つの大きなビアは複数の小さなビアよりも優れていますか?


8

主電源のルーティングの一部としてレイヤーを変更するため、または電源トレースが配置されている場所とは異なるレイヤーからコンポーネントピンに到達するため、およびデカップリングキャップなどのコンポーネントからグランドへの電源トレースにおけるビア配置について混乱しています参照面。

私はここで「多数の小さなビアと少数の大きなビア」およびここ「https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf」を読みました。1つの大きなビアではなくビア。

私の混乱は、インダクタンスの観点からこれを見るときです。小さいビアはより高いインダクタンスを持ち、高いインダクタンスは配電ネットワークでは間違いなく良い考えではないからです。

だから私の質問です。デカップリングコンデンサに2つ以上の10 milビア、または1つの大きな30 milまたは40 milビアを配置する方が良いですか?

デカップリングキャップのビア

また、VCCのトップレイヤーをボトムレイヤーに接続し、電源のGNDをGNDプレーンに接続するには、10 milの複数のビアまたは1つの大きなビアを使用する方が良いでしょうか。

PDN複数の小さなビア PDN 1つのラグビア

私は熱については心配していませんが、電源の完全性については心配しています。インダクタンスをあまり導入せずにレイヤーを切り替えて、効果的なデカップリングができるようにしたいだけです。


2
複数のインダクタを並列に配置すると、抵抗を並列に配置した場合と同じように、インダクタンスが低くなります
Jasen

つまり、複数の小さなビアまたは1つの大きなビアを配置することは、基本的に同じことです。
m4l490n

そう思いますが、数字は見たことがありません。
Jasen

5
@Jasenはほとんど正しいですが、互いに近い複数のビアが相互インダクタンスを持つことに注意してください。これにより、通常の並列インダクタの式が作成されます(1/Leq=1/L1+1/L2+...)やや楽観的。これにもかかわらず、小さなビアが大きなビアよりも低い抵抗を提供する場合、複数の小さなビアが1つの大きなビアよりもうまく出ることを期待します。
Photon

1
負荷は何ですか?一般に、3.3Vレールでは、このレールの特定のトランジェントでない限り、これほど多くの考慮事項を考慮する必要はありません。はい、プレーンを接続する複数のビアは単一の大きなビアよりも優れています。ビアのクラスタリング(ビア間のxとyが一定で最小に保たれたビアの近接を維持)も非常に重要です。それ以外の場合、ビアは電流を対称的に共有しません。
user19579

回答:


3

多くの小さなビアが良いです。次の構成を検討してください。

ビア

ソース

ソースに示されている測定インダクタンスは、(nH)構成A、B、C、D、E、Fでそれぞれ(nH)0.61、1.32、2.00、7.11、15.7、10.3です。

その理由は、直径を小さくするとビアインダクタンスがわずかに増加するためです。これは、複数のビアを並列に配置することで十分に補償されます。上記の結果を検証するために使用できるビアインダクタンスには、次のような多くの近似値があります。

L=5.08h(ln4hd+1)109.


5

接続は穴の内側のメッキによって行われるため、ビアに2ミルのメッキが施された基板では、電流は穴の内側にある2ミルの壁厚のチューブを通って流れる必要があります。 、おそらくチューブの端にのみ触れる1ミルのトレースまで(穴がきれいに開けられていたが、それはまったく別のトピックである場合)。あなたの例では、9つの10ミルのビアは、1つの50ミルのビア(約9:5)よりもボードの銅の断面積が大きくなります。これは、高電流での抵抗と高周波での表皮効果の両方にとって重要です。

他の考慮事項は、特に内部層に接続する場合の亀裂です。銅は、FR4や他のボード材料とは異なる速度で膨張するため、ボードが温度でサイクルされると形状が大きくなるため、動きの差が大きくなり、応力が大きくなります。同様に、振動または取り扱い中にボードがたわむと、形状が大きくなると、穴のめっきとトレースの間の接合部に応力が大きくなります。

外層のみまたは両面ボードの場合、バスワイヤの一部が貫通し、ハイパワー用に両側にはんだ付けされた単一の大きなビアが見られましたが、電流を運ぶためにメッキに依存している場合は、通常、複数の小さなビアが適しています。


この時点で、私は電流と熱の能力よりも電源の完全性に関心があります。つまり、ボード内のすべてのデジタル回路のインダクタンスが低く、クリーンな電源を持っているということです。コメントの大部分により、現在の観点から、多くの小さなビアが1つの大きなビアよりも優れていることが明確になりました。
m4l490n
弊社のサイトを使用することにより、あなたは弊社のクッキーポリシーおよびプライバシーポリシーを読み、理解したものとみなされます。
Licensed under cc by-sa 3.0 with attribution required.