L'actualité PCB - Vias pour la conception de carte PCB haute vitesse

Vias pour la conception de circuits imprimés à grande vitesse actuellement, la conception de circuits imprimés à grande vitesse est largement utilisée dans les domaines de la communication, de l'informatique, du graphisme et du traitement d'image. La conception de tous les produits électroniques à valeur ajoutée de haute technologie poursuit les caractéristiques de faible consommation d'énergie, faible rayonnement électromagnétique, haute fiabilité, miniaturisation, légèreté, etc. Afin d'atteindre les objectifs ci - dessus, la conception par trou est un facteur important dans la conception de PCB à grande vitesse. Il se compose de trous, de zones de Plots autour des trous et de zones isolées de la couche Power, généralement classées en trois types: borgnes, enterrés et traversants. Au cours de la conception de la carte de circuit imprimé PCB, certaines des considérations dans la conception de circuits imprimés perforés à grande vitesse ont été résumées par l'analyse de la capacité parasite et de l'inductance parasite de la porosité.

1. Adopté

La perforation est un facteur important dans la conception de cartes PCB multicouches. Le perçage est principalement constitué de trois parties, dont une partie est traversante; L'autre est une zone de Plot autour du trou; La troisième est la zone isolée de la couche power. Le processus de perçage est le dépôt chimique d'une couche de métal sur la surface cylindrique de la paroi du perçage, la connexion de la Feuille de cuivre qui doit être connectée à la couche intermédiaire, et la face supérieure et inférieure du perçage en Plots ordinaires.la forme peut être connectée directement avec la ligne sur la face supérieure et inférieure ou non. Les Vias peuvent jouer le rôle de moyens de connexion électrique, de fixation ou de positionnement.

Les perçages sont généralement divisés en trois catégories: borgnes, enterrés et traversants.

Trous borgnes: situés sur la face supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé, avec une certaine profondeur pour la connexion du circuit de surface au circuit interne ci - dessous. La profondeur du trou et le diamètre du trou ne dépassent généralement pas une certaine proportion.

Trou enterré: désigne 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 trous borgnes et enterrés sont tous deux situés dans la couche interne de la carte et sont réalisés par un procédé de formation de trous traversants avant laminage, et plusieurs couches internes peuvent se chevaucher lors de la formation des trous traversants.

Vias: ce type de trou traverse toute la carte et peut être utilisé pour les interconnexions internes ou comme élément pour monter des trous de positionnement. Comme les Vias sont plus faciles à mettre en oeuvre et moins coûteux dans le processus, les Vias sont généralement utilisés pour les cartes de circuits imprimés.

2. Capacité parasite poreuse

Le via lui - même a une capacité parasite à la masse. Si le diamètre du trou isolé sur la couche de masse du trou percé est D2, le diamètre du plot percé est D1, l'épaisseur du PCB est t et la permittivité diélectrique du substrat est un îlot, la capacité parasite du trou percé 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. Plus la valeur de la capacité est petite, moins l'effet est important.

3. Inductance parasite poreuse

La porosité elle - même présente une inductance parasite. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par l'inductance parasite de la porosité sont souvent plus importants que les effets de la capacité parasite. Une Inductance série parasite à travers les trous affaiblit la fonction du condensateur de dérivation, affaiblissant l'effet de filtrage de l'ensemble du système électrique. Si l représente l'inductance de la porosité, h la longueur de la porosité et d Le diamètre du trou central, l'inductance parasite de la porosité est approximativement: l = 5,08 H [Ln (4h / d) + 1]

Il ressort de la formule que le diamètre des pores sur - percés a moins d'influence sur l'inductance, tandis que la longueur des pores sur - percés a le plus d'influence sur l'inductance.

4. Technologie non traversante

Les trous non traversants comprennent des trous borgnes et des trous enterrés.

Dans la technologie de via non traversant, l'application de via borgne et de via enterré peut réduire considérablement la taille et la qualité du PCB, réduire le nombre de couches, améliorer la compatibilité électromagnétique, augmenter les caractéristiques des produits électroniques, réduire les coûts et rendre le travail de conception plus simple et plus rapide. Dans la conception et l'usinage traditionnels de PCB, les trous traversants posent de nombreux problèmes. Tout d'abord, ils occupent une grande quantité d'espace utile et, deuxièmement, une accumulation dense de Vias, créant également un énorme obstacle au câblage interne des PCB multicouches. Ces Vias occupent l'espace nécessaire au câblage et traversent densément l'alimentation et la terre. La surface de la couche de fil peut également perturber les propriétés d'impédance de la couche de fil de puissance, rendant la couche de fil de puissance défaillante. Et la méthode traditionnelle de perçage mécanique sera 20 fois la charge de travail de la technologie de trou non traversant.

Dans la conception de PCB, bien que les dimensions des plots et des Vias aient été progressivement réduites, si l'épaisseur de la couche de plaque ne diminue pas proportionnellement, le rapport d'aspect des Vias augmentera et l'augmentation du rapport d'aspect des Vias réduira la fiabilité. Avec la maturation de la technologie avancée de perçage laser et de la technologie de gravure sèche par plasma, l'application de petits trous borgnes et de petits trous enterrés non pénétrants est devenue possible. Si le diamètre de ces sur - trous non pénétrants est de 0,3 mm, le paramètre parasite sera de l'ordre de 1 / 10 de celui des trous classiques d'origine, ce qui améliore la fiabilité du PCB.

Grâce à la technologie non via, il y a rarement de grands via sur le PCB, ce qui peut donner plus de place au câblage. L'espace restant peut être utilisé pour un blindage de grande surface pour améliorer les performances EMI / RFI. Dans le même temps, la couche interne peut également utiliser plus d'espace restant pour protéger partiellement l'équipement et les câbles réseau critiques, ce qui leur donne des performances électriques optimales. L'utilisation de trous non traversants facilite l'extraction des broches du dispositif, facilite le câblage des dispositifs à broches haute densité tels que les dispositifs encapsulés BGA, réduit la longueur du câblage et répond aux exigences de synchronisation des circuits à grande vitesse.

5. Sélection de trou dans le PCB ordinaire

Dans la conception de PCB ordinaire, la capacité parasite et l'inductance parasite des pores ont peu d'impact sur la conception de la carte PCB. Pour la conception de carte de circuit imprimé de 1 - 4 couches, 0.36mm / 0.61mm / 1.02mm (perçage / PAD / Power zone d'isolation) sur - trou est mieux, quelques lignes de signal spéciales (telles que le cordon d'alimentation, le fil de terre, le fil d'horloge, etc.) peuvent choisir 0.41mm / 0.81mm / 1.32mm sur - trou, ou d'autres tailles peuvent être choisies en fonction de la situation réelle du trou sur - trou.

6. Conception de trou de passage dans la carte de circuit imprimé de PCB à grande vitesse

Grâce à l'analyse ci - dessus des caractéristiques parasitaires de porosité excessive, nous pouvons voir que dans la conception de circuits imprimés 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, il est possible de faire les choses suivantes dans la conception:

(1) Choisissez une taille raisonnable de trou traversant. Pour la conception de circuits imprimés multicouches PCB de densité générale, il est préférable d'utiliser des trous de perçage de 0,25 mm / 0,51 mm / 0,91 mm (zone d'isolation de perçage / PAD / Power); Pour certains PCB haute densité, 0,20 peut également être utilisé. Pour les trous de passage de MM / 0,46 mm / 0,86 mm, vous pouvez également essayer les trous de passage non traversants; Pour une alimentation électrique ou un trou de mise à la terre, on peut envisager d'utiliser des dimensions plus importantes pour réduire l'impédance;

(2) plus la zone d'isolation Power est grande, mieux c'est, compte tenu de la densité de pores sur le PCB, généralement d1 = D2 + 0,41;

(3) Le câblage du signal sur la carte PCB ne doit pas être modifié autant que possible, ce qui signifie que les trous excessifs doivent être réduits autant que possible;

(4) l'utilisation de PCB plus minces favorise la réduction des deux paramètres parasites de la porosité excessive;

(5) la broche d'alimentation et la broche de mise à la terre doivent être proches du trou de passage. Plus les fils entre les trous et les broches sont courts, mieux c'est, car ils augmentent l'inductance. Dans le même temps, les cordons d'alimentation et de mise à la terre doivent être aussi épais que possible pour réduire l'impédance;

(6) placez quelques trous de passage de terre près des trous de passage de la couche de signal pour fournir une boucle de courte distance au signal.

Bien sûr, les problèmes spécifiques nécessitent une analyse détaillée au moment de la conception. Tout en tenant compte du coût et de la qualité du signal, dans la conception de PCB à grande vitesse, les concepteurs veulent toujours que plus le trou est petit, mieux c'est, ce qui peut laisser plus d'espace de câblage sur la carte. De plus, plus le trou traversant est petit, plus sa propre capacité parasite est faible et plus il convient aux circuits à grande vitesse. Dans la conception de cartes PCB haute densité, l'utilisation de trous non traversants et la réduction de la taille des trous traversants entraînent une augmentation des coûts et la taille des trous traversants ne peut pas être réduite indéfiniment. Il est influencé par le forage et le perçage des fabricants de cartes. Lors de la conception de circuits imprimés perforés à grande vitesse, il convient de tenir compte de manière équilibrée des limites du placage et d'autres techniques de traitement.