1.1 Dannelse af stubbe
Gennemgående huller er den grundlæggende struktur for at opnå interlagssammenkobling i flerlags PCB'er, og konventionelle pletterede gennemgående huller (PTH) vil trænge igennem hele pladetykkelsen. Når højhastighedssignaler kun transmitteres mellem bestemte lag, danner de ophængte kobbervægssegmenter i via'en, der ikke deltager i signaltransmissionen, en stub - svarende til en parallel kort linje med en åben terminal.
Tager 12-lags-brættet som et eksempel: når signalet ændres fra L1 til L6, er kobbervæggene i gennemgangshullerne i L7~L12 restpæle med en længde på ca. 0,8 mm.
1.2 Kvantitativ lov om resonanseffekt
Kernefaren ved resterende pæle er generering af λ/4-serieresonans ved en specifik frekvens, som afspejler al signalenergien i det frekvensbånd
Resonansfrekvensformlen er f=c/(4 × L × √ ε r), hvor c er lysets hastighed, L er længden af den resterende bunke, og ε r er pladens dielektriske konstant
FR-4 bord (ε r ≈ 3,8~4,2) empirisk beregning: f (GHz) ≈ 80/L (mm)
Typiske resonanspunkter svarer til:
Resterende luv 100mil (2,54 mm) → resonans ved cirka 3,5 GHz
Resterende luv 50mil (1,27 mm) → resonans ved ca. 7GHz
Resterende luv 20mil (0,5 mm) → resonans ved cirka 17,5 GHz
Resterende luv 10 mm (0,25 mm) → resonans ved ca. 35 GHz
1.3 Specifik indvirkning på signalintegriteten
Impedansmutation: Den resterende bunke introducerer en ekstra parasitisk kapacitans på 0,3~0,8pF, hvilket får via-impedansen til at falde fra målet 50 Ω til 35~45 Ω, med udsving på op til ± 15 %
Forringelse af refleksion og returtab: S11 ved resonanspunktet kan forringes til -8~-10dB, og signalreflektion overstiger 30%
Betydelig stigning i insertionstab: Insertionstabet i 10GHz frekvensbåndet kan stige med 3-5 dB, med et yderligere signaltab på 25% ved en resterende bunke på 100 mil og op til 50% ved 200 mil.
Øjendiagramlukning og jitter: 25 Gbps signaløjehøjde kan reduceres med 40 %, og deterministisk jitter kan øges med 20-30 ps
Moduskonvertering og krydstale: Diskontinuitet af resterende pæleimpedans udløser TE11-tilstand til TM01-modekonvertering, hvilket øger krydstale tilstødende kanaler med mere end 12 %
Kumulativ effekt af flere restpæle: Virkningen af fire 20 mil korte restpæle er meget større end virkningen af en 60 mil lang restpæl. Jo flere gennemgående huller i forbindelsen, jo mere eksponentiel øges den kumulative nedbrydning af resterende pæle
Særlige krav til forskellige anvendelsesscenarier
Crimpkonnektor via: Tilstrækkelig væglængde af krympehullet skal bibeholdes (normalt større end eller lig med krympestiftens indføringsdybde+12mil sikkerhedsmargin), og bagboret må ikke beskadige den mekaniske fikseringsstruktur af krympeområdet
DDR5/DDR6 hukommelsesgrænseflader: Adresse/kommando/ur linjerester skal kontrolleres inden for 8 mil, og datalinjerester skal kontrolleres inden for 10 mil
RF/millimeter bølgekredsløb: restpæl for RF-signaler over 10GHz Mindre end eller lig med 5mil, restpæl for millimeterbølgeapplikationer over 30GHz Mindre end eller lig med 2mil, og skal koordineres med jording via afskærmning
BGA fanout-område: Differentialparret af to vias skal være strengt symmetriske, med det samme lag ind og ud, samme åbning, samme loddepude, samme omvendte loddepude og samme bagboredybde for at undgå konvertering af almindelig tilstand