Le trou traversant (VIA) est une partie importante de PCB multicouche, et le coût du perçage des trous représente généralement 30 à 40 % du coût de fabrication des circuits imprimés. En termes simples, chaque trou sur un PCB peut être appelé un trou de passage. En termes de fonction, le trou peut être divisé en deux catégories : l’une est utilisée pour la connexion électrique entre les couches ; L’autre est utilisé pour la fixation ou le positionnement de l’appareil.

En termes de procédé, ces trous traversants sont généralement divisés en trois catégories, à savoir les vias borgnes, les vias enterrés et les vias traversants. Des trous borgnes sont situés sur les surfaces supérieure et inférieure de la carte de circuit imprimé et ont une certaine profondeur pour connecter le circuit de surface au circuit interne ci-dessous. La profondeur des trous ne dépasse généralement pas un certain rapport (ouverture). Les trous enterrés sont des trous de connexion dans la couche interne de la carte de circuit imprimé qui ne s’étendent pas jusqu’à la surface de la carte de circuit imprimé. The two types of holes are located in the inner layer of the circuit board, which is completed by the through-hole molding process before lamination, and several inner layers may be overlapped during the formation of the through-hole. Le troisième type, appelé trous traversants, traverse toute la carte de circuit imprimé et peut être utilisé pour les interconnexions internes ou comme trous de montage et de positionnement pour les composants. Because the through hole is easier to implement in the process, the cost is lower, so most printed circuit boards are used it, rather than the other two kinds of through hole. The following through holes, without special explanation, shall be considered as through holes.

Que savez-vous du trou de conception de PCB

Du point de vue de la conception, un trou traversant est principalement composé de deux parties, l’une est le trou de perçage au milieu et l’autre est la zone de tampon autour du trou de perçage, comme le montre la figure ci-dessous. La taille de ces deux parties détermine la taille du trou traversant. De toute évidence, dans la conception de circuits imprimés à haute vitesse et haute densité, le concepteur veut toujours que le trou soit aussi petit que possible, cet échantillon peut laisser plus d’espace de câblage, de plus, plus le trou est petit, sa propre capacité parasite est plus petite, plus adapté pour circuit à grande vitesse. Mais la taille du trou diminue en même temps entraîne une augmentation des coûts, et la taille du trou ne peut pas être réduite sans limite, elle est limitée par le perçage (perçage) et le placage (placage) et d’autres technologies : plus le trou est petit, plus plus il faut de percer, plus il est facile de s’écarter du centre ; Lorsque la profondeur du trou est supérieure à 6 fois le diamètre du trou, il est impossible de garantir le placage de cuivre uniforme de la paroi du trou. Par exemple, l’épaisseur normale actuelle (profondeur du trou traversant) d’une carte PCB à 6 couches est d’environ 50 mil, de sorte que le diamètre de perçage minimum que les fabricants de PCB peuvent fournir ne peut atteindre que 8 mil. La capacité parasite du trou lui-même existe jusqu’à la terre, si le diamètre du trou d’isolement est D2, le diamètre de la pastille de trou est D1, l’épaisseur de la carte PCB est T et la constante diélectrique du substrat est , la capacité parasite du trou est d’environ : C=1.41εTD1/ (D2-D1)

The main effect of parasitic capacitance on the circuit is to prolong the signal rise time and reduce the circuit speed. Par exemple, pour une carte PCB d’une épaisseur de 50Mil, si le diamètre intérieur du trou est de 10Mil, le diamètre de la pastille est de 20Mil, et la distance entre la pastille et le sol en cuivre est de 32Mil, nous pouvons approximer la capacité parasite du trou en utilisant la formule ci-dessus : C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.032-0.020) =0.517pF, la variation du temps de montée provoquée par cette partie de la capacité est : T10-90=2.2C (Z0/2) =2.2×0.517x (55/ 2) = 31.28 ps. D’après ces valeurs, il est clair que bien que l’effet de la capacité parasite d’un seul trou sur le retard de montée ne soit pas évident, les concepteurs doivent être prudents si plusieurs trous sont utilisés pour la commutation couche à couche.

Dans la conception de circuits numériques à grande vitesse, l’inductance parasite de l’inductance parasite à travers le trou est souvent supérieure à l’impact de la capacité parasite. Its parasitic series inductance will weaken the contribution of bypass capacitance and reduce the filtering effectiveness of the entire power system. Nous pouvons simplement calculer l’inductance parasite d’une approximation de trou traversant en utilisant la formule suivante : L=5.08h [ln (4h/d) +1] où L fait référence à l’inductance de trou traversant, h est la longueur du trou traversant. trou, et D est le diamètre du trou central. It can be seen from the equation that the diameter of the hole has little influence on the inductance, while the length of the hole has the greatest influence on the inductance. Toujours en utilisant l’exemple ci-dessus, l’inductance hors du trou peut être calculée comme L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh. Si le temps de montée du signal est de 1ns, alors la taille d’impédance équivalente est : XL=πL/T10-90=3.19 ω. Cette impédance ne peut être ignorée en présence de courant haute fréquence. En particulier, le condensateur de dérivation doit traverser deux trous pour connecter la couche d’alimentation à la formation, doublant ainsi l’inductance parasite du trou.

Grâce à l’analyse ci-dessus des caractéristiques parasites du trou, nous pouvons voir que dans la conception de circuits imprimés à grande vitesse, le trou apparemment simple a souvent de grands effets négatifs sur la conception du circuit. Afin de réduire les effets néfastes de l’effet parasite du trou, nous pouvons faire autant que possible dans la conception : 1. À partir des deux aspects du coût et de la qualité du signal, choisissez une taille raisonnable du trou. Par exemple, pour 6 à 10 couches de conception PCB du module MEMORY, il est préférable de choisir 10/20 mil (perçage/patin) à travers le trou, pour certaines cartes de petite taille haute densité, vous pouvez également essayer d’utiliser 8/18 mil à travers Le trou. Avec la technologie actuelle, il serait difficile d’utiliser des trous plus petits. Pour l’alimentation ou le fil de terre, des trous traversants peuvent être envisagés pour utiliser une taille plus grande afin de réduire l’impédance.

2. Les deux formules discutées ci-dessus montrent que l’utilisation de cartes PCB plus minces permet de réduire les deux paramètres parasites à travers les trous.

3. le câblage du signal sur la carte PCB ne doit pas changer la couche autant que possible, c’est-à-dire essayer de ne pas utiliser de trous inutiles.

4. Les broches de l’alimentation et de la terre doivent être percées à proximité. Plus le fil entre les broches et les trous est court, mieux c’est, car ils conduiront à une augmentation de l’inductance. Dans le même temps, les fils d’alimentation et de terre doivent être aussi épais que possible pour réduire l’impédance.

5. Placez des trous de mise à la terre près des trous du changement de couche de signal afin de fournir la boucle la plus proche pour le signal. Vous pouvez même mettre beaucoup de trous de masse supplémentaires sur le PCB. Bien sûr, vous devez être flexible dans votre conception. Le modèle de trou traversant discuté ci-dessus est une situation où il y a des plots dans chaque couche. Parfois, nous pouvons réduire ou même supprimer les coussinets dans certaines couches. Surtout dans le cas où la densité de trous est très grande, cela peut conduire à la formation d’un sillon de circuit coupé dans la couche de cuivre, pour résoudre un tel problème en plus de déplacer l’emplacement du trou, nous pouvons également considérer le trou dans la couche de cuivre pour réduire la taille de la pastille.