1.1 Vytváranie stubov
Priechodné otvory sú základnou štruktúrou na dosiahnutie medzivrstvového prepojenia vo viacvrstvových DPS a konvenčné pokovované priechodné otvory (PTH) preniknú cez celú hrúbku dosky. Keď sa vysokorýchlostné signály prenášajú iba medzi určitými vrstvami, zavesené segmenty medenej steny v priechode, ktoré sa nezúčastňujú na prenose signálu, tvoria pahýľ - ekvivalent paralelného krátkeho vedenia s otvorenou svorkou.
Vezmime si ako príklad 12-vrstvovú dosku: keď sa signál zmení z L1 na L6, medené steny priechodných otvorov v L7~L12 sú zvyškové hromady s dĺžkou asi 0,8 mm.
1.2 Kvantitatívny zákon rezonančného efektu
Hlavným nebezpečenstvom zvyškových hromád je generovanie rezonancie série λ/4 na špecifickej frekvencii, ktorá odráža všetku energiu signálu v tomto frekvenčnom pásme.
Vzorec rezonančnej frekvencie je f=c/(4 × L × √ ε r), kde c je rýchlosť svetla, L je dĺžka zvyškovej hromady a ε r je dielektrická konštanta dosky
FR-4 doska (ε r ≈ 3,8~4,2) empirický výpočet: f (GHz) ≈ 80/L (mm)
Typické rezonančné body zodpovedajú:
Zvyšná hromada 100 mil (2,54 mm) → rezonancia pri približne 3,5 GHz
Zvyšná hromada 50 mil (1,27 mm) → rezonancia pri približne 7 GHz
Zvyškový vlas 20 mil (0,5 mm) → rezonancia pri približne 17,5 GHz
Zvyškový vlas 10 mm (0,25 mm) → rezonancia pri približne 35 GHz
1.3 Špecifický vplyv na integritu signálu
Mutácia impedancie: Zvyšková hromada zavádza dodatočnú parazitnú kapacitu 0,3 ~ 0,8 pF, čo spôsobí pokles impedancie priechodu z cieľových 50 Ω na 35 ~ 45 Ω, s výkyvmi až ± 15 %
Zhoršenie odrazu a straty odrazu: S11 v bode rezonancie sa môže zhoršiť na -8~-10dB a odraz signálu presahuje 30%
Výrazné zvýšenie vložného útlmu: vložný útlm vo frekvenčnom pásme 10 GHz sa môže zvýšiť o 3 – 5 dB, s dodatočnou stratou signálu 25 % pri zvyškovej hromade 100 mil a až 50 % pri 200 mil.
Uzavretie diagramu oka a jitter: Výška oka signálu 25 Gb/s sa môže znížiť o 40 % a deterministický jitter sa môže zvýšiť o 20 – 30 ps
Konverzia režimu a presluchy: Nekontinuita zvyškovej impedancie pilota spúšťa konverziu režimu TE11 na režim TM01, čím sa zvyšuje presluch susedného kanála o viac ako 12 %
Kumulatívny účinok viacerých zvyškových hromád: Vplyv štyroch krátkych zvyškových hromád s dĺžkou 20 mil je oveľa väčší ako účinok jednej hromady s dĺžkou 60 mil. Čím viac priechodných otvorov v spoji, tým exponenciálnejšie sa zvyšuje kumulatívna degradácia zvyškových hromád
Špeciálne požiadavky pre rôzne aplikačné scenáre
Lisovací konektor cez: Musí byť zachovaná dostatočná dĺžka steny lisovacieho otvoru (zvyčajne väčšia alebo rovná hĺbke vloženia lisovacieho kolíka +12miľ bezpečnostnej rezervy) a zadný vrták nesmie poškodiť mechanickú upevňovaciu štruktúru lisovacej oblasti
Rozhrania pamäte DDR5/DDR6: Zvyšky adries/príkazových/hodinových riadkov musia byť kontrolované do 8 mil a zvyšky dátových riadkov musia byť kontrolované do 10 mil.
Obvod RF/milimetrových vĺn: zvyškový zväzok pre RF signály nad 10 GHz Menej ako alebo rovný 5 mil, zvyškový zväzok pre aplikácie s milimetrovými vlnami nad 30 GHz Menej ako alebo rovný 2 mil a musí byť koordinovaný s uzemnením cez tienenie
Oblasť fanout BGA: Diferenciálny pár dvoch priechodov musí byť prísne symetrický, s rovnakou vrstvou dovnútra a von, rovnakým otvorom, rovnakou spájkovacou podložkou, rovnakou spätnou spájkovacou podložkou a rovnakou hĺbkou zadného vŕtania, aby sa predišlo konverzii bežného režimu.