Panneau multi IATF16949 de carte PCB de la couche HDI enterré par l'intermédiaire de la carte PCB

Ole chapeau estvia dans PCB?Et sa capacité parasite et son inductance parasite

Étiqueter#PCBconception,MulticouchePCB, PCB d'interconnexion haute densité

Trou de circuit imprimés

Via est l'une des parties importantes du PCB multicouche, et le coût du perçage représente généralement 30% à 40% du coût de fabrication du PCB.En bref, chaque trou dans le PCB peut être appelé un via.Du point de vue de la fonction, le trou

peuvent être divisés en deux catégories : l'une sert à la liaison électrique entre les nappes, l'autre sert à la fixation ou au positionnement du dispositif.Ces trous sont généralement divisés en trois types, à savoir trou borgne (via aveugle), trou enterré (via enterré) et trou traversant (via traversant).

1.1 Composition deHoles

Le trou borgne est situé sur la surface supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et a une certaine profondeur pour la connexion entre la ligne de surface et la ligne intérieure en dessous.La profondeur du trou ne dépasse généralement pas un certain rapport (ouverture).Le trou enterré est un trou de connexion situé dans la couche interne de la carte de circuit imprimé, qui ne s'étend pas jusqu'à la surface de la carte de circuit imprimé.

Les deux types de trous ci-dessus sont situés dans la couche interne de la carte de circuit imprimé.La formation du processus de trou traversant est utilisée avant la stratification, et plusieurs couches internes peuvent être superposées lors de la formation du trou traversant.

Le troisième est appelé un trou traversant, qui traverse l'ensemble du circuit imprimé.Il peut être utilisé pour interconnecter en interne ou comme trou d'emplacement d'installation pour les composants.Parce que le trou traversant est plus facile à réaliser et que le coût est faible, il est utilisé dans la plupart des cartes de circuits imprimés au lieu des deux autres.Les trous mentionnés ci-dessous, sans instructions particulières, sont considérés comme des trous débouchants.

Du point de vue de la conception, un trou est principalement composé de deux parties, l'une est le trou du milieu (trou de forage), l'autre est la zone du tampon autour du trou, voir ci-dessous.La taille de ces deux parties détermine la taille du trou.Clairement, dans

Conception de circuits imprimés haute vitesse et haute densité, les concepteurs veulent toujours que les trous soient plus petits, mieux c'est, afin qu'ils puissent laisser plus d'espace de câblage sur la carte.

De plus, plus le trou est petit, plus sa propre capacité parasite est faible et plus adaptée aux circuits à grande vitesse.La réduction de la taille du trou entraîne l'augmentation du coût, et la taille du trou ne peut pas être réduite sans restriction.Il est limité par la technologie du forage et de la galvanoplastie, etc.

Plus le trou est petit, plus il faut de temps pour percer le trou et plus il est facile de s'écarter de la position centrale ;et lorsque la profondeur du trou dépasse 6 fois le diamètre du trou, il ne peut être garanti que la paroi du trou puisse être uniformément cuivrée.Maintenant, par exemple, l'épaisseur normale d'un PCB (profondeur du trou traversant) est de 1,6 mm, de sorte que le diamètre minimum du trou fourni par le fabricant du PCB ne peut atteindre que 0,2 mm.

1.2 ParasiteCcapacité deVias

Le via lui-même a une capacité parasite à la terre.Lorsque l'on sait que le diamètre du trou isolant sur la couche de masse est D2, le diamètre du via pad est D1, l'épaisseur du PCB est T, la constante diélectrique du substrat est ε, alors la valeur du parasite la capacité à travers le trou est approximativement la suivante :

C=1.41εTD1/(D2-D1).

L'effet principal de la capacité parasite à travers le trou est de prolonger le temps de montée du signal et de réduire la vitesse du circuit.Par exemple, une carte PCB de 50 mil d'épaisseur, si vous utilisez un via avec un diamètre intérieur de 10 mil et un diamètre de pad de 20 mil, une distance de 32 mil entre le pad et la zone de cuivre de terre, nous pouvons alors obtenir approximativement la capacité parasite du via par ce qui précède formule : C=1,41 x4,4x0,050x0,020/(0,032-0,020)=0,517pF.La quantité variable de cette partie de la capacité provoquée par le temps de montée est : T10-90 = 2,2 C (Z0/2) = 2,2 x 0,517 x (55/2) = 31,28 ps.

A partir de ces valeurs, on peut voir que bien que l'utilité du retard de montée causé par la capacité parasite d'un seul via ne soit pas évidente, le concepteur doit en tenir compte si les vias multiples sont utilisés entre les couches.

1.3 Parasitejenductance deVias

Outre la capacité parasite, il existe en même temps une inductance parasite à travers les vias.Dans la conception d'un circuit numérique à grande vitesse, le dommage causé par l'inductance parasite à travers le trou est souvent supérieur à celui de la capacité parasite.Son inductance série parasite affaiblit la contribution de la capacité de dérivation et affaiblit l'utilité de filtrage de l'ensemble du système d'alimentation.On peut utiliser la formule suivante pour calculer simplement une inductance parasite approximative du via :

L=5.08h[ln(4h/j) +1].

Où L désigne l'inductance du via, h la longueur du via, d le diamètre du via.On peut voir à partir de la formule que le diamètre du via a peu d'effet sur l'inductance, mais que le plus grand effet sur l'inductance est la longueur du via.Toujours en utilisant l'exemple ci-dessus, on peut calculer que l'inductance du via est : L = 5,08 x 0,050 [ln (4x0,050/0,010)1] = 1,015 nH.Lorsque le temps de montée du signal est de 1 ns, l'impédance équivalente est : XL=πL/T10-90=3,19Ω.Une telle impédance ne peut être ignorée dans le passage du courant à haute fréquence.En particulier, la capacité de dérivation doit traverser deux vias lors de la connexion de la couche de puissance et de la couche de masse, de sorte que l'inductance parasite des vias augmentera de manière exponentielle.

1.4 Conception de via dans un circuit imprimé à grande vitesse

À partir de l'analyse ci-dessus des caractéristiques parasites des vias, nous pouvons voir que dans la conception de PCB à grande vitesse, le via apparemment simple apporte souvent de grands effets négatifs à la conception du circuit.Afin de réduire l'effet néfaste de l'effet parasite du via, on peut essayer de le faire dans la conception comme suit :

1) Compte tenu du coût et de la qualité du signal, choisissez une taille raisonnable pour le vas.Tels que la conception de carte PCB de module de mémoire à 6-10 couches, 10/20 mil (tampon de perçage) via est meilleur;pour certaines cartes de petite taille à haute densité, vous pouvez également essayer d'utiliser 8/18 mil via.À l'heure actuelle, étant donné que les machines de perçage laser sont utilisées dans la fabrication, il est possible d'utiliser des trous de plus petite taille dans des conditions techniques.Pour le via de l'alimentation ou du fil de terre, une taille plus grande peut être envisagée pour réduire l'impédance.

2)A partir des deux formules discutées ci-dessus, on peut conclure que l'utilisation d'une plaque PCB plus fine est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasites du via.

3) Dans la mesure du possible, les lignes de signal sur la carte ne modifient pas la couche, c'est-à-dire essayez de ne pas utiliser de vias inutiles.

4) La broche de l'alimentation et la terre doivent être percées à bord à proximité, plus le fil conducteur entre le via et la broche est court, mieux c'est, car cela entraînera une augmentation de l'inductance.Dans le même temps, le fil conducteur de l'alimentation et de la terre doit être aussi épais que possible pour réduire l'impédance.

5) Placez des vias de terre à proximité des vias de la zone de commutation de la couche de signal afin de fournir la boucle la plus proche pour le signal.Même un grand nombre de vias de mise à la terre redondants peuvent être placés sur la carte PCB.Bien sûr, la conception doit également être flexible.Le modèle via discuté précédemment est que chaque couche a des pastilles, et parfois nous pouvons réduire la taille ou même supprimer les pastilles de certaines couches.En particulier dans le cas d'une densité élevée de zones de via, cela peut conduire à la formation d'une fente brisée dans la couche de cuivre avec une boucle de séparation.Afin de résoudre le problème, en plus de déplacer la position du via, on peut également envisager de réduire la taille du plot de la couche de cuivre.