Technologie PCB - Carte PCB par aperçu technique

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 surperforations peuvent être classées en deux catégories:

L'un est destiné à la connexion électrique entre les couches; L'autre est pour la fixation ou le positionnement de l'appareil. 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). 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 réalisés par un procédé de formation de Vias avant laminage, et plusieurs couches internes peuvent être superposées lors de la formation des vias. Le troisième type est appelé via, il pénètre dans 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 œuvre dans le processus et moins coûteux, la plupart des cartes de circuit imprimé l'utilisent à la place des deux autres types de vias. Sauf indication contraire, les surperforations suivantes sont considérées comme des surperforations.

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 des pores. 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 des trous entraîne également une augmentation du coût et la taille des sur - trous 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 il prend de temps et 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, une carte PCB ordinaire de 6 couches a une épaisseur (profondeur de trou traversant) d'environ 50 mil, de sorte que le diamètre de forage minimum qu'un fabricant de PCB peut fournir ne peut atteindre que 8 mil.

Deuxièmement, la capacité parasite de la perche la perche a elle - même une capacité parasite à la masse. Si l'on sait que le diamètre du trou isolé sur la couche de masse poreuse est D2, le diamètre du plot poreux est D1 et l'épaisseur de la carte PCB est t, la permittivité du substrat de la carte est islaµ et la capacité parasite du trou poreux est d'environ: C = 1,41 islaµtd1 / (D2 - D1) L'effet principal de la capacité parasite du trou poreux sur le circuit est d'allonger le temps de montée du signal, de réduire la vitesse du circuit. Par example, pour un PCB de 50 mil d'épaisseur, si l'on utilise un trou de porosité de 10 mil de diamètre intérieur et de 20 mil de diamètre de Plot, et que la distance entre le Plot et la zone de cuivre de masse est de 32 mil, on peut utiliser la formule ci - dessus pour approximer Le trou de porosité. La capacité parasite est approximativement C = 1,41x4,4x0050x0020 / (0032 - 0020) = 0517pf et la variation du temps de montée induite par cette partie de la capacité est: T10 - 90 = 2,2c (Z0 / 2) = 2,2x0517x (55 / 2) = 31 28ps. Il ressort 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 perceptible, les concepteurs doivent néanmoins y réfléchir attentivement si les sur - trous sont utilisés plusieurs fois dans la trace pour Commuter entre les couches.

3. Inductance parasite de la porosité excessive de même, il existe une inductance parasite et une capacité parasite dans la porosité excessive. Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par les inductances parasites poreuses ont tendance à être plus importants que les effets des capacités parasites. 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 de la porosité avec la formule suivante: l = 5,08 H [Ln (4h / d) + 1] où l est l'inductance de la porosité, h la longueur de la porosité et d Le diamètre central de la porosité. 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. Toujours en utilisant l'exemple ci - dessus, l'inductance de la porosité 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 = Íl / T10 - 90 = 3,19. Cette impédance n'est plus négligeable lorsqu'elle est parcourue par 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 passer par deux Vias, de sorte que l'inductance parasite des Vias augmente exponentiellement.

4. Conception poreuse dans le PCB à grande vitesse. 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. Effets Afin de réduire les effets néfastes causés par les effets parasites des porosités excessives, on peut réaliser dans la conception:

1. Choisissez une taille raisonnable par la taille en tenant compte du coût et de la qualité du signal. Par exemple, pour une conception de carte PCB de module mémoire de 6 à 10 couches, il est préférable d'utiliser des trous de perçage de 10 / 20mil (perçage / PAD). Pour certaines plaques 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 pores 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 discutées ci - dessus peuvent conclure que l'utilisation de PCB plus minces est bénéfique pour réduire les deux paramètres parasites de la porosité excessive.

3. Essayez de ne pas modifier le nombre de couches de traces de 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 et les broches doivent être aussi courtes que possible, car elles 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.

5. Placez quelques Vias à la 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 trous de mise à la terre redondants sur la carte PCB.

Bien sûr, la conception des PCB doit être flexible. Le modèle de perçage discuté précédemment est le cas où il y a des plots sur chaque couche. Parfois, nous pouvons réduire ou même enlever le rembourrage de certaines couches. En particulier lorsque la densité de pores est très élevée, elle peut conduire à la formation de fentes de rupture qui séparent les anneaux de la couche de cuivre. Pour résoudre ce problème, en plus de déplacer l'emplacement des pores, nous pouvons également envisager de placer les pores sur la couche de cuivre. La taille des plots est réduite.