Technologie PCB - Qu'est - ce qu'un perçage PCB?

1 concepts de base de perçage de PCB

Le perçage de PCB est l'un des composants importants d'un PCB multicouche. Le coût de perçage représente généralement 30 à 40% du coût de fabrication de la carte PCB. En termes simples, chaque trou sur un PCB peut être appelé un via PCB. Fonctionnellement, les canaux PCB peuvent être divisés en deux catégories: une pour les connexions électriques entre les couches; Le second est la réparation ou le positionnement de l'appareil. D'un point de vue technologique, ces PCB sont généralement classés en trois catégories: borgnes, enterrés et traversants. Les trous borgnes sont situés sur les faces supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et ont une certaine profondeur pour connecter les lignes de surface et les lignes internes sous - jacentes. La profondeur des trous ne dépasse généralement pas une certaine proportion (pores). Par trou enterré, on entend un trou de connexion situé dans la couche interne de la carte de circuit imprimé et ne s'étendant pas à la surface de la carte de circuit imprimé. Ces deux types de trous sont situés dans la couche interne de la carte et sont complétés par un processus de formation de Vias avant la Lamination et peuvent chevaucher plusieurs couches internes lors de la formation de Vias PCB. Le troisième, appelé via, traverse toute la carte et peut être utilisé pour réaliser des interconnexions internes ou pour installer des trous de positionnement en tant que composants. Parce que ces trous sont techniquement plus faciles à mettre en œuvre et moins chers, la plupart des cartes de circuits imprimés les utilisent à la place des deux autres trous PCB. Les Vias PCB mentionnés ci - dessous, s'ils ne sont pas spécifiquement indiqués, sont considérés comme des vias.

D'un point de vue de la conception, le cordon de soudure PCB se compose principalement de deux parties, l'une est un trou de forage au milieu et l'autre est une zone de Plot autour du trou de forage. La taille de ces deux parties détermine la taille du trou PCB. De toute évidence, dans les conceptions de circuits imprimés à haute vitesse et à haute densité, les concepteurs s'attendent toujours à ce que plus le circuit imprimé traverse le trou, meilleur est l'espace de câblage sur la carte. De plus, plus le PCB traversant le trou est petit, plus la capacité parasite du PCB lui - même est faible et meilleure pour les circuits à grande vitesse. Cependant, plus la taille du trou est petite, plus le coût est élevé et la taille du trou PCB ne peut pas être réduite indéfiniment. Il est limité par des techniques de processus telles que le perçage et le placage: plus la taille du trou est petite, plus le forage prend de temps et plus il est facile de se décentrer. Lorsque la profondeur du trou dépasse 6 fois le diamètre du trou, il n'est pas possible d'assurer un revêtement uniforme des parois du trou. Par exemple, si une carte PCB ordinaire à 6 couches a une épaisseur de 50 mils (profondeur de trou traversant).

Alors, dans des circonstances normales, les trous fournis par les fabricants de PCB ne peuvent atteindre que 8 Mil de diamètre. Avec le développement de la technologie de perçage laser, la taille des trous de forage peut également être de plus en plus petite. Généralement, les Vias PCB de diamètre inférieur ou égal à 6 mils sont appelés micropores. Les micropores sont fréquemment utilisés dans la conception HDI (High Density Interconnect structure). La technologie microporeuse permet de poinçonner les trous de PCB directement sur les Plots (via dans les Plots), ce qui améliore considérablement les performances du circuit et économise de l'espace de câblage.

Les trous PCB sur la ligne de transmission montrent des points de rupture d'impédance discontinus, ce qui provoque une réflexion du signal. Typiquement, l'impédance équivalente d'un trou PCB est inférieure d'environ 12% à celle d'une ligne de transmission. Par exemple, l'impédance d'une ligne de transmission de 50 ohms à travers un trou PCB sera réduite de 6 ohms (taille spécifique du trou PCB, l'épaisseur de la plaque est également pertinente, pas réduite). Cependant, la réflexion due à la discontinuité d'impédance de la porosité PCB est très faible et son coefficient de réflexion n'est que de (44 - 50) / (44 + 50) = 0,06. Les problèmes causés par les porosités de PCB se concentrent davantage sur les capacités et les inductances parasites.

Capacité parasite et inductance de 2 trous de PCB

La voie PCB a une capacité parasite parasite. Si l'on sait que le diamètre de la zone résistive de la voie PCB sur la couche stratifiée est D2, le diamètre de la voie PCB est D1, l'épaisseur de la carte PCB est t et la permittivité diélectrique du substrat de la carte est D.

La capacité parasite d'un PCB à travers un trou peut avoir un impact significatif sur le circuit, ce qui allonge le temps de montée du signal et ralentit la vitesse du circuit. Par example, pour une carte PCB de 50 mil d'épaisseur, la capacité parasite d'un via PCB peut être calculée approximativement par:

C = 1,41x4,4x0050x0020 / (0040 - 0020) = 0,31pf

Les variations de temps de montée induites par cette partie de la capacité sont de l'ordre de:

T10 - 90 = 2.2c (Z0 / 2) = 2.2x0.31x (50 / 2) = 17.05ps

Comme on peut le voir à partir de ces valeurs, bien que l'effet du retard de montée causé par la capacité parasite d'un seul trou PCB ne soit pas évident, si plusieurs trous PCB sont utilisés dans le câblage, plusieurs trous PCB sont utilisés pour la commutation inter - couches et doivent être soigneusement pris en compte lors de La conception. Dans la conception pratique, il est possible de réduire la capacité parasite en augmentant la distance entre le via PCB et les plots de cuivre ou en diminuant le diamètre des plots.

Il existe des capacités et des inductances parasites dans les canaux PCB. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les inductances parasites des canaux PCB ont tendance à causer plus de dommages que les capacités parasites. Son Inductance série parasite affaiblit la contribution de la capacité de dérivation et l'effet de filtrage de l'ensemble du système électrique. La formule empirique suivante peut être utilisée pour calculer l'inductance parasite de l'approximation via PCB:

L = 5,08 heures [Ln (4h / j) + 1]

L se réfère à l'inductance du trou PCB, H est la longueur du trou PCB et D est le diamètre du trou central. Il ressort de la formule que le diamètre du trou PCB a peu d'effet sur l'inductance, tandis que la longueur du trou PCB a moins d'effet sur l'inductance. Toujours en utilisant l'exemple ci - dessus, l'inductance de la porosité PCB peut être calculée comme suit:

L = 5.08x0050 [Ln (4x0050 / 0010) + 1] = 1015nh

Si le temps de montée du signal est de 1 NS, l'impédance équivalente est: XL = Pi L / T10 - 90 = 3,19 µ cette impédance n'est plus ignorée lors du passage d'un courant haute fréquence. Il est à noter que lors de la connexion de la couche d'alimentation et de la couche, la capacité de dérivation doit traverser les deux trous PCB afin que l'inductance parasite des trous PCB puisse être multipliée.

3 comment utiliser PCB via

D'après l'analyse ci - dessus des propriétés parasites des trous de PCB, il apparaît que dans la conception de PCB à grande vitesse, les trous de PCB apparemment simples ont tendance à avoir un impact négatif important sur la conception du circuit. Pour réduire les effets néfastes des effets parasites des pores PCB, vous pouvez le faire dans la conception:

A considérez le coût et la qualité du signal, choisissez la taille raisonnable de PCB par la taille. Si nécessaire, envisagez d'utiliser des canaux PCB de différentes tailles, telles que des tailles plus grandes de canaux PCB d'alimentation ou de ligne de masse pour réduire l'impédance, des canaux PCB plus petits pour le routage du signal. Bien sûr, le coût augmentera à mesure que la taille du trou PCB diminuera.

B de deux formules discutées ci - dessus, on peut conclure que l'utilisation d'une carte PCB plus mince est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasites des trous PCB.

Le câblage du signal sur la carte PCB C ne doit pas être modifié autant que possible, c'est - à - dire qu'aucun trou PCB inutile ne doit être utilisé.

D les broches d'alimentation et de mise à la terre doivent être proches du poinçon de via PCB, plus la broche entre le via PCB et la broche est courte, mieux c'est. Plusieurs canaux PCB en parallèle peuvent être envisagés pour réduire l'inductance équivalente.

E placez quelques canaux PCB à la masse près des canaux PCB de la couche de signal, fournissant un circuit fermé pour le signal. Vous pouvez même placer quelques trous supplémentaires de mise à la terre sur la carte PCB.

F pour les cartes PCB haute densité à haute vitesse, des trous micro PCB peuvent être envisagés.