Technologie PCB - Vue d'ensemble de la technologie PCB via

Le perçage de PCB 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 sur le PCB peut être appelé via.

D'un point de vue fonctionnel, PCB Vias peuvent être divisés en deux catégories:

L'un pour les connexions électriques entre les couches et l'autre pour la fixation ou le positionnement de l'appareil. En termes de processus, ces PCB Vias sont généralement divisés en trois catégories, à savoir les trous borgnes, les trous enterrés et les trous 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 un certain rapport (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. Les deux types de trous décrits ci - dessus sont situés dans la couche interne de la carte et sont complétés par un procédé de formation de Vias avant laminage, au cours duquel plusieurs couches internes peuvent être superposées. Le troisième type, appelé via, pénètre dans toute la carte et peut être utilisé pour les interconnexions internes ou comme élément pour monter des trous de positionnement. Étant donné que les Vias sont plus faciles à réaliser et moins coûteux à réaliser, la plupart des cartes de circuits imprimés les utilisent à la place des deux autres vias. Sauf indication contraire, les Vias suivants sont considérés comme traversants.

D'un point de vue de la conception, le sur - trou se compose principalement de deux parties, l'une est un trou de forage au milieu et l'autre est une zone de rembourrage autour du trou de forage, comme le montre la figure ci - dessous. La taille de ces deux parties détermine la taille du via. De toute évidence, dans les conceptions de PCB à haute vitesse et à haute densité, les concepteurs veulent toujours que les Vias soient plus petits, mieux c'est, ce qui peut laisser plus d'espace de câblage sur la carte. De plus, plus le via est petit, plus sa propre capacité parasite est importante. Plus il est petit, plus il convient aux circuits à grande vitesse. Cependant, une réduction de la taille des trous entraîne également une augmentation des coûts, la taille des trous traversants ne pouvant 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 trou est long et plus il est facile de se décentrer; Lorsque la profondeur du trou dépasse 6 fois le diamètre du trou, il n'est pas garanti que les parois du trou seront uniformément cuivrées. Par exemple, une carte PCB à 6 couches ordinaire a une épaisseur (profondeur de trou traversant) d'environ 50 mil, de sorte que le diamètre de perçage minimum qu'un fabricant de PCB peut fournir ne peut atteindre que 8 mil.

Capacité parasite du via PCB

Le via lui - même a une capacité parasite à la masse. Si l'on sait que le diamètre du trou isolé sur la couche de masse du via est D2, que le diamètre du plot du via est D1 et que l'épaisseur de la carte PCB est t, la permittivité diélectrique du substrat de la carte est µ et la capacité parasite du via est de l'ordre de: C = 1,41 µtd1 / (D2 - D1). L'effet principal de la capacité parasite du trou 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 l'on utilise un Pore de 10 mil de diamètre intérieur, de 20 mil de diamètre de Plot et de 32 mil de distance entre le Plot et la zone de cuivre à la masse, on peut approximer le pore en utilisant la formule ci - dessus. La capacité parasite est approximativement C = 1,41x4,4x0050x0020 / (0032 - 0020) = 0517 PF et la variation du temps de montée induite par cette partie de la capacité est: T10 - 90 = 2,2c (Z0 / 2) = 2,2x0517 X (55 / 2) = 31,28 PS.Le Il ressort de ces valeurs que, si l'effet du retard de montée induit par la capacité parasite d'un seul via n'est pas perceptible, les concepteurs doivent néanmoins y réfléchir attentivement si le via est utilisé plusieurs fois dans la trace pour Commuter entre les couches.

PCB via inductance parasite

De même, il y a une inductance parasite et une capacité parasite dans le via. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par une inductance parasite via ont tendance à être plus importants que les effets d'une capacité parasite. Son Inductance série parasite affaiblit la contribution du condensateur de dérivation, affaiblissant l'effet de filtrage de l'ensemble du système électrique. Nous pouvons simplement calculer l'inductance parasite approximative du via avec la formule suivante: l = 5,08 H [Ln (4h / d) + 1], où l est l'inductance du via, h la longueur du via et d Le Centre. Diamètre du trou. Il ressort de la formule que le diamètre du via PCB a peu d'influence sur l'inductance et que la longueur du via a le plus d'influence sur l'inductance. Toujours en utilisant l'exemple ci - dessus, l'inductance du via peut être calculée comme suit: l = 5,08 x 0050 [Ln (4x0050 / 0010) + 1] = 1015 NH. Si le temps de montée du signal est de 1 NS, son impédance équivalente est: XL = πl / T10 - 90 = 3,19 µm. Cette impédance ne peut plus être négligée lors du passage d'un courant haute fréquence; il est à noter en particulier qu'en reliant le plan d'alimentation et le plan de masse, le condensateur de dérivation doit traverser les deux Vias, de sorte que l'inductance parasite des Vias augmente exponentiellement.

Conception de via dans un PCB à grande vitesse.

Grâce à l'analyse ci - dessus des caractéristiques parasitaires de porosité excessive, nous pouvons voir que dans la conception de PCB à grande vitesse, une porosité apparemment simple a tendance à avoir un impact négatif important sur l'effet de conception du circuit. Pour réduire les effets néfastes causés par les effets parasites des Vias, on peut faire ce qui suit dans la conception:

1. Choisissez la taille raisonnable de trou de travers en tenant compte du coût et de la qualité du signal. Par exemple, pour une conception de carte PCB de module de mémoire de 6 à 10 couches, il est préférable d'utiliser un trou traversant de 10 / 20mil (perçage / PAD). Pour certaines cartes de petite taille à haute densité, vous pouvez également essayer d'utiliser 8 / 18mil. Le trou. Dans les conditions techniques actuelles, il est difficile d'utiliser des Vias plus petits. Pour une alimentation électrique ou un trou de mise à la terre, une taille plus grande peut être envisagée pour réduire l'impédance.

2. Les deux formules ci - dessus peuvent conclure que l'utilisation d'un PCB plus mince est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasites du via.

3. Essayez de ne pas modifier le nombre de couches de la ligne de marche du signal sur la carte PCB, c'est - à - dire essayez de ne pas utiliser de trous excessifs inutiles.

4. Les broches d'alimentation et de mise à la terre doivent être percées à proximité et les broches entre les trous traversants et les broches doivent être aussi courtes que possible, car elles augmentent l'inductance. Dans le même temps, les lignes d'alimentation et de terre doivent être aussi épaisses que possible pour réduire l'impédance.

5. Placez quelques Vias de terre près des Vias de la couche de signal pour fournir la boucle la plus proche pour le signal. Il est même possible de placer un grand nombre de Vias de terre redondants sur la carte PCB.

Bien sûr, la conception de PCB doit être flexible. Le modèle de perçage discuté précédemment est le cas où chaque couche a des plots. Parfois, nous pouvons réduire ou même enlever le rembourrage de certaines couches. En particulier lorsque la densité des Vias est très élevée, il peut en résulter la formation d'une fente de rupture séparant les boucles dans la couche de cuivre. Pour résoudre ce problème, en plus de déplacer la position du via, nous pouvons également envisager de placer le via sur la couche de cuivre. La taille du rembourrage est réduite.