Technologie PCB - Perçage de PCB (via) et ses fonctions et applications

Le perçage est l'un des composants importants des PCB multicouches et le coût du perçage représente généralement 30 à 40% du coût de fabrication d'un PCB. En termes simples, chaque trou dans le PCB peut être appelé un trou de travers. D'un point de vue fonctionnel, les Vias peuvent être divisés en deux catégories: une pour les connexions électriques entre les couches; L'autre sert à fixer ou positionner le dispositif. D'un point de vue technologique, ces Vias sont généralement classés en trois catégories, à savoir les Vias borgnes, les Vias enterrés et les Vias traversants. Les trous borgnes sont situés sur les faces supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et ont une certaine profondeur. Ils sont utilisés pour connecter les lignes de surface et les lignes intérieures ci - dessous. La profondeur des trous ne dépasse généralement pas une certaine proportion (pores).

Du point de vue de la conception, le trou traversant se compose principalement de deux parties, l'une étant un trou de forage au milieu et l'autre étant une zone de rembourrage autour du trou de forage. La taille de ces deux parties détermine la taille du trou. De toute évidence, dans les conceptions de circuits imprimés à haute vitesse et à haute densité, les concepteurs veulent toujours que plus les trous sont petits, mieux c'est, ce qui laisse plus d'espace de câblage sur la carte. De plus, plus le trou traversant est petit, plus sa propre capacité parasite est faible. Plus il est petit, plus il convient à une utilisation dans des circuits à grande vitesse. Cependant, la réduction de la taille du trou entraîne également une augmentation du coût et la taille du sur - trou ne peut pas être réduite indéfiniment. Il est limité par des techniques de processus telles que le perçage et le placage: plus le trou est petit, plus il est percé. Plus le temps de perçage est long, plus il est facile de se décentrer; Et lorsque la profondeur du trou dépasse 6 fois le diamètre du trou foré, il n'est pas garanti que la paroi du trou puisse être uniformément cuivrée. Par exemple, si une carte PCB normale à 6 couches a une épaisseur (profondeur de trou traversant) de 50 mil.

Alors, dans des conditions normales, le plus petit diamètre de pore qu'un fabricant de PCB peut fournir ne peut atteindre que 8 mil. Avec le développement de la technologie de perçage laser, la taille des trous de forage peut être de plus en plus petite. Généralement, les pores de diamètre inférieur ou égal à 6 mils sont appelés micropores. Les perçages sont généralement utilisés dans la conception HDI (High Density Interconnect structure). La technologie microvia permet le poinçonnage direct des trous sur les Plots (perçages dans les Plots), ce qui améliore considérablement les performances du circuit et économise de l'espace de câblage.

Capacité parasite et inductance des pores

Les Vias ont eux - mêmes une capacité parasite parasite. Si l'on sait que le diamètre du masque de soudure sur la couche de masse poreuse est D2, que le diamètre du plot poreux est D1, que l'épaisseur de la carte PCB est t et que la permittivité diélectrique du substrat de la carte est islaµ, la capacité parasite du trou poreux est similaire à:

C = 1,41 île td1 / (D2 - D1)

L'effet principal de la capacité parasite poreuse sur le circuit est de prolonger le temps de montée du signal et de réduire la vitesse du circuit. Par example, pour un PCB de 50 mil d'épaisseur, si le plot de perçage utilisé a un diamètre de 20 mil (le diamètre du trou est de 10 mil) et que le masque de soudure a un diamètre de 40 mil, on peut utiliser la formule ci - dessus pour se rapprocher de la taille du perçage.

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

La variation du temps de montée induite par cette partie de la capacité est de l'ordre de:

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

On voit à partir de ces valeurs que, bien que l'effet du retard de montée induit par la capacité parasite d'un seul sur - trou ne soit pas très prononcé, plusieurs sur - trous seront utilisés si plusieurs sur - trous sont utilisés dans la trace pour Commuter entre les couches, Le design doit être soigneusement considéré. Dans une conception pratique, il est possible de réduire la capacité parasite en augmentant la distance entre les Vias et les zones de cuivre (contre - Plots) ou en diminuant le diamètre des plots.

Comment utiliser les trous

Grâce à l'analyse ci - dessus des caractéristiques parasitaires des porosités, nous pouvons voir que dans la conception de PCB à grande vitesse, les porosités apparemment simples ont tendance à avoir un impact négatif important sur la conception du circuit. Afin de réduire les effets néfastes causés par les effets parasites des porosités excessives, on peut réaliser dans la conception:

A choisissez une taille raisonnable par la taille en tenant compte du coût et de la qualité du signal. Si nécessaire, vous pouvez envisager d'utiliser des pores de différentes tailles. Par example, pour les surtrous d'alimentation ou de mise à la terre, on peut envisager d'utiliser des dimensions plus importantes pour réduire l'impédance, et pour les traces de signal, des surtrous plus petits. Bien entendu, au fur et à mesure que la taille des surpuits diminue, les coûts correspondants augmentent également.

B peut aboutir aux deux formules discutées ci - dessus, l'utilisation d'un PCB plus mince favorisant la réduction des deux paramètres parasites de la porosité excessive.

C. les traces de signal sur la carte PCB doivent être aussi inchangées que possible, ce qui signifie que les trous excessifs inutiles ne doivent pas être utilisés autant que possible.

D les broches de l'alimentation et de la mise à la terre doivent être percées à proximité et le fil entre le trou et la broche doit être aussi court que possible. Envisagez de forer plusieurs trous en parallèle pour réduire l'inductance équivalente.

E place des Vias mis à la masse près des Vias de la couche de changement de signal pour assurer le retour du signal le plus proche. Vous pouvez même placer des trous de mise à la terre redondants sur votre PCB.

F pour les cartes PCB haute densité et haute vitesse, l'utilisation de micro - trous peut être envisagée.