1.1 การก่อตัวของต้นขั้ว
รูทะลุเป็นโครงสร้างพื้นฐานสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างชั้นใน PCB หลายชั้น และการชุบทะลุรู (PTH) แบบธรรมดาจะทะลุความหนาของบอร์ดทั้งหมด เมื่อสัญญาณความเร็วสูงถูกส่งระหว่างชั้นบางชั้นเท่านั้น ส่วนผนังทองแดงที่แขวนลอยใน via ที่ไม่มีส่วนร่วมในการส่งสัญญาณจะก่อตัวเป็น stub - เทียบเท่ากับเส้นสั้นขนานกับเทอร์มินัลเปิด
ยกตัวอย่างบอร์ด 12 ชั้น: เมื่อสัญญาณเปลี่ยนจาก L1 เป็น L6 ผนังทองแดงของรูเวียใน L7~L12 จะเป็นเสาเข็มที่เหลือซึ่งมีความยาวประมาณ 0.8 มม.
1.2 กฎเชิงปริมาณของเอฟเฟกต์เรโซแนนซ์
อันตรายหลักของเสาเข็มตกค้างคือการสร้างเสียงสะท้อนของอนุกรม แล/4 ที่ความถี่เฉพาะ ซึ่งสะท้อนพลังงานสัญญาณทั้งหมดในย่านความถี่นั้น
สูตรความถี่เรโซแนนซ์คือ f=c/(4 × L × √ ε r) โดยที่ c คือความเร็วแสง L คือความยาวของกองที่เหลือ และ ε r คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของแผ่น
FR-4 บอร์ด (ε r พรีเมี่ยม 3.8~4.2) การคำนวณเชิงประจักษ์: f (GHz) กลับไปยัง 80/L (มม.)
จุดเรโซแนนซ์ทั่วไปสอดคล้องกับ:
เสาเข็มที่เหลือ 100 มิล (2.54 มม.) → เสียงสะท้อนที่ประมาณ 3.5GHz
เสาเข็มที่เหลือ 50 มิล (1.27 มม.) → เสียงสะท้อนที่ประมาณ 7GHz
เสาเข็มที่เหลือ 20 มิล (0.5 มม.) → เสียงสะท้อนที่ประมาณ 17.5GHz
เสาเข็มที่เหลือ 10 มม. (0.25 มม.) → เสียงสะท้อนที่ประมาณ 35GHz
1.3 ผลกระทบเฉพาะต่อความสมบูรณ์ของสัญญาณ
การกลายพันธุ์ของอิมพีแดนซ์: กองที่เหลือทำให้เกิดความจุของปรสิตเพิ่มเติมที่ 0.3~0.8pF ส่งผลให้อิมพีแดนซ์ผ่านลดลงจากเป้าหมาย 50 Ω เป็น 35~45 Ω โดยมีความผันผวนสูงถึง ± 15%
การสะท้อนกลับและการเสื่อมสภาพของการสูญเสียกลับ: S11 ที่จุดสะท้อนสามารถลดลงถึง -8 ~ -10dB และการสะท้อนของสัญญาณเกิน 30%
การสูญเสียการแทรกเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ: การสูญเสียการแทรกในย่านความถี่ 10GHz สามารถเพิ่มได้ 3-5 dB โดยมีการสูญเสียสัญญาณเพิ่มเติม 25% ที่กองที่เหลือ 100 ล้าน และสูงถึง 50% ที่ 200 ล้าน
การปิดแผนภาพตาและความกระวนกระวายใจ: ความสูงของดวงตาสัญญาณ 25Gbps สามารถลดลง 40% และความกระวนกระวายใจที่กำหนดสามารถเพิ่มขึ้นได้ 20-30 ps
การแปลงโหมดและครอสทอล์ค: ความต่อเนื่องของอิมพีแดนซ์กองที่เหลือจะกระตุ้นให้โหมด TE11 เป็นการแปลงโหมด TM01 ซึ่งเพิ่มครอสทอล์คช่องสัญญาณที่อยู่ติดกันมากกว่า 12%
ผลสะสมของเสาเข็มที่เหลือหลายกอง: ผลกระทบของเสาเข็มที่เหลือขนาดสั้น 20 มิลลิลิตรจำนวนสี่กองนั้นมากกว่าผลกระทบของเสาเข็มที่เหลือขนาดความยาว 60 มิลลิลิตรหนึ่งกองมาก ยิ่งรูทะลุในลิงค์มากเท่าใด การเสื่อมสภาพสะสมของเสาเข็มที่เหลือก็จะยิ่งเพิ่มมากขึ้นเท่านั้น
ข้อกำหนดพิเศษสำหรับสถานการณ์การใช้งานที่แตกต่างกัน
ขั้วต่อย้ำผ่าน: ต้องรักษาความยาวผนังของรูย้ำไว้อย่างเพียงพอ (โดยปกติจะมากกว่าหรือเท่ากับความลึกของการสอดหมุดย้ำ+12ระยะขอบด้านความปลอดภัย) และสว่านด้านหลังต้องไม่สร้างความเสียหายให้กับโครงสร้างการยึดเชิงกลของบริเวณย้ำย้ำ
อินเทอร์เฟซหน่วยความจำ DDR5/DDR6: ที่อยู่/คำสั่ง/บรรทัดนาฬิกาที่ตกค้างต้องได้รับการควบคุมภายใน 8mil และข้อมูลตกค้างในบรรทัดข้อมูลต้องได้รับการควบคุมภายใน 10mil
วงจรคลื่น RF/มิลลิเมตร: เสาเข็มที่เหลือสำหรับสัญญาณ RF ที่สูงกว่า 10GHz น้อยกว่าหรือเท่ากับ 5 มิล, เสาเข็มที่เหลือสำหรับการใช้งานคลื่นมิลลิเมตรที่สูงกว่า 30 GHz น้อยกว่าหรือเท่ากับ 2 มิล และต้องประสานกับการต่อสายดินผ่านการป้องกัน
พื้นที่ fanout ของ BGA: คู่ค่าที่แตกต่างกันของจุดผ่านทั้งสองจะต้องสมมาตรอย่างเคร่งครัด โดยมีชั้นเข้าและออกเดียวกัน รูรับแสงเท่ากัน แผ่นบัดกรีเดียวกัน แผ่นบัดกรีกลับด้านเดียวกัน และความลึกของการเจาะด้านหลังเท่ากัน เพื่อหลีกเลี่ยงการแปลงโหมดทั่วไป