In PCB HDI haute vitesse design, via le design est un facteur important. Il se compose d’un trou, d’une zone tampon autour du trou et d’une zone d’isolation de la couche POWER, qui sont généralement divisées en trois types : trous borgnes, trous enterrés et trous traversants. Dans le processus de conception de PCB, à travers l’analyse de la capacité parasite et de l’inductance parasite des vias, quelques précautions dans la conception des vias PCB à grande vitesse sont résumées.

À l’heure actuelle, la conception de circuits imprimés à grande vitesse est largement utilisée dans les communications, les ordinateurs, les graphiques et le traitement d’images et dans d’autres domaines. Toutes les conceptions de produits électroniques à valeur ajoutée de haute technologie visent des caractéristiques telles qu’une faible consommation d’énergie, un faible rayonnement électromagnétique, une fiabilité élevée, la miniaturisation et la légèreté. Afin d’atteindre les objectifs ci-dessus, la conception via est un facteur important dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse.

1. Via
Via est un facteur important dans la conception de circuits imprimés multicouches. Un via est principalement composé de trois parties, l’une est le trou ; l’autre est la zone du tampon autour du trou ; et le troisième est la zone d’isolement de la couche POWER. Le processus du trou d’interconnexion consiste à plaquer une couche de métal sur la surface cylindrique de la paroi du trou d’interconnexion par dépôt chimique pour connecter la feuille de cuivre qui doit être connectée aux couches intermédiaires et aux côtés supérieur et inférieur de les trous d’interconnexion sont transformés en coussinets ordinaires. La forme peut être directement connectée aux lignes sur les côtés supérieur et inférieur, ou non connectées. Les vias peuvent jouer le rôle de dispositifs de connexion électrique, de fixation ou de positionnement.

Les vias sont généralement divisés en trois catégories : les trous borgnes, les trous enterrés et les trous traversants.

Des trous borgnes sont situés sur les surfaces supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et ont une certaine profondeur. Ils sont utilisés pour relier la ligne de surface et la ligne intérieure sous-jacente. La profondeur du trou et le diamètre du trou ne dépassent généralement pas un certain rapport.

Le trou enterré fait référence au 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 vias borgnes et les vias enterrés sont tous deux situés dans la couche interne de la carte de circuit imprimé, qui est complétée par un processus de formation de trous traversants avant la stratification, et plusieurs couches internes peuvent se chevaucher lors de la formation des vias.

Les trous traversants, qui traversent toute la carte de circuit imprimé, peuvent être utilisés pour l’interconnexion interne ou comme trou de positionnement d’installation d’un composant. Étant donné que les trous traversants sont plus faciles à mettre en œuvre dans le processus et moins coûteux, les cartes de circuits imprimés utilisent généralement des trous traversants.

2. Capacité parasite des vias
Le via lui-même a une capacité parasite à la terre. Si le diamètre du trou d’isolement sur la couche de masse du via est D2, le diamètre du plot de via est D1, l’épaisseur du PCB est T et la constante diélectrique du substrat de la carte est , alors la capacité parasite de le via est similaire à :

C=1.41εTD1/(D2-D1)

L’effet principal de la capacité parasite du via trou sur le circuit est d’allonger le temps de montée du signal et de réduire la vitesse du circuit. Plus la valeur de capacité est petite, plus l’effet est faible.

3. Inductance parasite des vias
Le via lui-même a une inductance parasite. Dans la conception des circuits numériques à grande vitesse, les dommages causés par l’inductance parasite du via sont souvent supérieurs à l’influence de la capacité parasite. L’inductance série parasite du via affaiblira la fonction du condensateur de dérivation et affaiblira l’effet de filtrage de l’ensemble du système d’alimentation. Si L fait référence à l’inductance du via, h est la longueur du via et d est le diamètre du trou central, l’inductance parasite du via est similaire à :

L=5.08h［ln(4h/j) 1］

On peut voir à partir de la formule que le diamètre du via a une faible influence sur l’inductance et que la longueur du via a la plus grande influence sur l’inductance.

4. Non-via la technologie
Les vias non traversants comprennent les vias borgnes et les vias enterrés.

Dans la technologie des vias non traversants, l’application de vias aveugles et de vias enterrés 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 également faire le travail de conception plus simple et rapide. Dans la conception et le traitement traditionnels des PCB, les trous traversants peuvent poser de nombreux problèmes. Premièrement, ils occupent une grande quantité d’espace effectif, et deuxièmement, un grand nombre de trous traversants sont densément emballés en un seul endroit, ce qui crée également un énorme obstacle au câblage de la couche interne du PCB multicouche. Ces trous traversants occupent l’espace nécessaire au câblage, et ils traversent intensément l’alimentation et la terre. La surface de la couche de fil détruira également les caractéristiques d’impédance de la couche de fil de terre d’alimentation et rendra la couche de fil de terre d’alimentation inefficace. Et la méthode de forage mécanique conventionnelle représentera 20 fois la charge de travail de la technologie des trous non traversants.

Dans la conception de circuits imprimés, bien que la taille des plots et des vias ait progressivement diminué, si l’épaisseur de la couche de carte n’est pas proportionnellement réduite, le rapport d’aspect du trou traversant augmentera et l’augmentation du rapport d’aspect du trou traversant réduira la fiabilité. Avec la maturité de la technologie avancée de perçage laser et de la technologie de gravure sèche au plasma, il est possible d’appliquer de petits trous borgnes non pénétrants et de petits trous enterrés. Si le diamètre de ces vias non pénétrants est de 0.3 mm, les paramètres parasites seront environ 1/10 du trou conventionnel d’origine, ce qui améliore la fiabilité du PCB.

En raison de la technologie des vias non traversants, il y a peu de grands vias sur le PCB, ce qui peut fournir plus d’espace pour les traces. L’espace restant peut être utilisé à des fins de blindage de grande surface afin d’améliorer les performances EMI/RFI. Dans le même temps, plus d’espace restant peut également être utilisé pour la couche interne afin de protéger partiellement l’appareil et les câbles réseau clés, afin d’obtenir les meilleures performances électriques. L’utilisation de vias non traversants facilite le déploiement des broches de l’appareil, ce qui facilite le routage des appareils à broches haute densité (tels que les appareils emballés BGA), raccourcit la longueur de câblage et répond aux exigences de synchronisation des circuits à grande vitesse .

5. Via la sélection dans le PCB ordinaire
Dans la conception de PCB ordinaire, la capacité parasite et l’inductance parasite du via ont peu d’effet sur la conception de PCB. Pour la conception de circuits imprimés à 1 à 4 couches, 0.36 mm/0.61 mm/1.02 mm (la zone d’isolation du trou percé/du tampon/de l’alimentation est généralement sélectionnée)) Les vias sont meilleurs. Pour les lignes de signaux avec des exigences spéciales (telles que les lignes électriques, les lignes de masse, les lignes d’horloge, etc.), des vias de 0.41 mm/0.81 mm/1.32 mm peuvent être utilisés, ou des vias d’autres tailles peuvent être sélectionnés en fonction de la situation réelle.

6. Via la conception en PCB haute vitesse
Grâce à l’analyse ci-dessus des caractéristiques parasites des vias, nous pouvons voir que dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, des vias apparemment simples ont souvent de grands effets négatifs sur la conception du circuit. Afin de réduire les effets indésirables causés par les effets parasites des vias, les éléments suivants peuvent être effectués dans la conception :

(1) Choisissez une taille via raisonnable. Pour la conception de circuits imprimés multicouches à densité générale, il est préférable d’utiliser des vias de 0.25 mm/0.51 mm/0.91 mm (trous percés/plaquettes/zone d’isolation POWER) ; pour certains circuits imprimés haute densité, des vias de 0.20 mm/0.46 mm peuvent également être utilisés, vous pouvez également essayer des vias non traversants ; pour les vias d’alimentation ou de masse, vous pouvez envisager d’utiliser une taille plus grande pour réduire l’impédance ;

(2) Plus la zone d’isolation POWER est grande, mieux c’est, compte tenu de la densité de via sur le PCB, généralement D1=D2 0.41 ;

(3) Essayez de ne pas changer les couches des traces de signal sur le PCB, ce qui signifie minimiser les vias ;

(4) L’utilisation d’un PCB plus fin permet de réduire les deux paramètres parasites du via ;

(5) Les broches d’alimentation et de terre doivent passer par des trous à proximité. Plus le fil entre le trou d’interconnexion et la broche est court, mieux c’est, car ils augmenteront l’inductance. Dans le même temps, les fils d’alimentation et de masse doivent être aussi épais que possible pour réduire l’impédance ;

(6) Placez des vias de mise à la terre près des vias de la couche de signal pour fournir une boucle à courte distance pour le signal.

Bien entendu, des problèmes spécifiques doivent être analysés en détail lors de la conception. Compte tenu à la fois du coût et de la qualité du signal, dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, les concepteurs espèrent toujours que plus le trou d’interconnexion est petit, mieux c’est, de sorte que plus d’espace de câblage peut être laissé sur la carte. De plus, plus le trou d’interconnexion est petit. Plus la capacité parasite est petite, plus il convient aux circuits à grande vitesse. Dans la conception de circuits imprimés haute densité, l’utilisation de vias non traversants et la réduction de la taille des vias ont également entraîné une augmentation des coûts, et la taille des vias ne peut pas être réduite indéfiniment. Il est affecté par les procédés de perçage et de galvanoplastie des fabricants de PCB. Les limitations techniques doivent être prises en compte de manière équilibrée dans la conception des traversées de circuits imprimés à grande vitesse.