Guide complet sur les dimensions des vias PCB

Introduction

En ce qui concerne la sélection de la taille de votre PCB via, vous devez choisir la taille de PCB via appropriée pour des performances électriques optimales, une gestion thermique efficace et une bonne intégrité structurelle. Ce guide vous expliquera en détail les normes de taille de PCB via, les types, les rapports d'aspect et les directives de conception importantes pour vous aider à améliorer votre PCB.

Qu'est-ce qu'un via PCB ?

Un via PCB, ou accès d'interconnexion vertical, est un trou minuscule, petit et plaqué cuivre traversant une carte de circuit imprimé. Les signaux passent entre différents couches de la planche; il relie les différentes couches de la carte. Pour faire leur travail, le PCB dépend de ces connexions. Il existe de nombreux types de vias. Des vias traversants percés mécaniquement sont utilisés. Mais plutôt que des lasers, on fait des vias borgnes, et ils ne connectent que certaines couches. Le but de chaque type de via est spécifique lors de la conception du PCB. Les connexions électriques doivent rester solides, sinon votre PCB ne fonctionnerait pas correctement.

Tailles de vias standard

La plupart des PCB ont une taille de via standard d'environ 10 mils. placage, cette taille a été réduite à 7 mils. Cependant, via la taille, n'est pas fixe. Cela dépend de épaisseur du panneau et a un rapport hauteur/largeur. En général, les microvias, d'environ 4 mils de haut, sont plus petits que les vias. Ils peuvent ensuite être percés à l'aide d'un laser ou mécaniquement. Une exigence particulière des vias percés au laser est. Et ils nécessitent au moins 3 mils d'espacement entre les couches.

Types de circuits imprimés

• Vias traversants

Le type le plus courant dans la conception de PCB. Il s'agit d'un trou qui traverse toute la carte. Il relie toutes les couches entre elles. Il est souvent utilisé pour Courant élevé connexions. La carte devient plus durable en ajoutant de la résistance grâce à des trous traversants.

• Aveugle Vias

Il relie la couche extérieure exposée à une ou plusieurs sous-couches du PCB. Il ne traverse pas entièrement la carte. Les conceptions à haute densité sans espace sont celles où les vias borgnes peuvent être utilisés. Ils peuvent réaliser des connexions de couches, sans le trou traversant complet. Il est utile car il permet de conserver un espace précieux sur la carte. De plus, il permet de placer les éléments de manière plus compacte. petit, planches complexes, vias aveugles sont obligatoires.

• Vias enterré

Il relie deux ou plusieurs couches internes d'un PCB ensemble. Il ne touche pas du tout la couche externe. Plusieurs vias par niveau ou sur un niveau, généralement un niveau de via en raison de considérations de taille et d'opacité, constituent une bonne solution si une conception à haute densité est nécessaire. Vous n'avez pas besoin de beaucoup d'espace pour réaliser de nombreuses connexions. Vias enterrés réduire l'espace occupé par votre planche. Ils vous permettent de vous connecter plus sans rester debout PCB plus grands.

• Vias empilés

Percés les uns sur les autres. Dans les circuits imprimés à haute densité, ce type de via est très utile. De nombreuses connexions peuvent être placées dans un espace réduit. Les vias empilés permettent de gagner de la place sur votre carte. Cela vous permet d'ajouter plus de connexions sans augmenter la taille de la carte.

• Vias échelonnées

Il relie les couches d'un PCB. Elles ne se touchent pas directement. Elles existent dans des interconnexions à haute densité et multicouche des designs assez souvent. Optimisé routage est possible en utilisant des vias décalés pour éliminer interférence de signaux. En haute fréquence, ils réduisent l'impédance. Cela représente moins de travail de conception et aucun par remplissage en cuivre requis pour les vias décalés.

• Sauter les vias

Il s'agit d'une sorte de via aveugle. Les pastilles sont connectées à une autre couche. Elles sont souvent utilisées dans PCB d'interconnexion haute densité (HDI). Il relie également les deux côtés d'une trace. Il réduit le temps de routage manuel. Il élimine les vias enterrés entre les niveaux. De plus, il résout également les problèmes de fiabilité qui peuvent survenir avec les vias enterrés aveugles empilés.

• Microvias

Un très petit trou dans un PCB. Sa taille est généralement inférieure à 6 mils. C'est le type de via parfait pour les conceptions à haute densité. De nombreux éléments peuvent s'adapter là où l'espace est restreint. haute fréquence Les microvias sont également bien adaptés aux applications. Ils permettent de conserver des signaux forts et clairs. Cependant, la qualité globale du signal est améliorée grâce aux microvias. Ils permettent d'obtenir de meilleures performances dans les petits appareils.

• Vias dans Pad

Il s'agissait d'un trou sous le pad du composant. La raison est que ce type de via est vraiment bon pour la conception de PCB à haute densité. Lorsque chaque bit compte, il permet d'économiser de l'espace. Une connexion directe à la carte via le via-in-pad est obtenue. Cela réduit la longueur de la piste et améliore ainsi la qualité du signal. Et cela réduit également le risque de pontage de soudureLe matériau conducteur est rempli lors de l'assemblage du PCB.

• Via Tenting

Il s'agit d'une situation où vous plaquez un via. Le masque de soudure donne une couche protectrice à ce petit trou. La protection protège le via de l'humidité, de la poussière ou des produits chimiques. Ceux-ci peuvent provoquer de la corrosion et des courts-circuits. Plaqué à travers des trous Les signaux électriques passent entre les couches grâce aux vias. Les circuits imprimés fiables et performants reposent sur le montage sous tente. C'est particulièrement vrai pour les interconnexions haute densité (HDI) et flexible conceptions. Cela empêche également la mèche de soudure. C'est là que la soudure s'éloigne des pastilles de soudure.

Rapports d'aspect pour les vias

Cela a à voir avec le placage de cuivre à l'intérieur des vias. C'est une mesure de la façon dont vous pouvez remplir un via avec du cuivre. L'AR est le Épaisseur de PCB au diamètre du trou. La fiabilité de votre circuit imprimé est essentielle et un bon AR est essentiel pour cela. Pour microvia, le rapport AR idéal est de 0.75:1. Cela signifie que le trou est beaucoup plus petit que l'épaisseur de la carte. Pour les vias traversants, le rapport AR idéal est de 10:1. Cela fonctionne pour le placage sans trop de problèmes. Vous pouvez choisir un rapport AR supérieur à 10:1. Mais une telle approche augmente les coûts et la complexité de la conception. Elle peut même entraîner des problèmes de fiabilité.

Type et taille des vias PCB

Exigences relatives à la taille des vias PCB

Les vias sont importants lors de la conception d'un PCB. La manière dont vous les concevez et l'endroit où vous les placez sont importants. Parfois, un via défectueux peut affecter le bon fonctionnement d'une carte.

Via le calculateur de rapport hauteur/largeur

Par conséquent, la conception d'un PCB n'est bonne que si le rapport hauteur/largeur du via est respecté. Il compare la profondeur d'un via à sa largeur. Le rapport influence la manière dont le courant est transporté par le via. Un rapport hauteur/largeur élevé nécessite moins de temps de placage. Cela crée une couche plus épaisse. Un rapport hauteur/largeur faible peut entraîner une couche mince. Il peut réduire l'électricité qu'il est capable de conduire.

Tailles de vias standard en mils

Les très petites dimensions sont décrites par des mils, une unité. L'épaisseur de votre PCB déterminera ces tailles. Et elles dépendent de ce que le fabricant de PCB peut faire. En ce qui concerne les tailles de vias, les différents fabricants ont des limites différentes. Étant donné leur importance, le choix de la bonne taille est très important. Et cela aura une incidence sur le prix de la carte. Cela peut également affecter la fiabilité de votre carte si vous choisissez une taille mal dimensionnée. Les vias trop petits peuvent ne pas fonctionner.

Calculateur de bague annulaire PCB

L'anneau de cuivre entourant une via est alors appelé bague annulaire. Sa taille est très importante. Si le via est faible, un petit anneau fera l'affaire. Cependant, cela rompt la liaison du plot de cuivre. Une bonne conductivité peut conduire à une mauvaise conductivité. Les signaux non blindés peuvent nuire à la fiabilité de votre carte à cause de cela. Un grand anneau annulaire, en revanche, est plus cher. Il peut également réduire la densité de la carte.

Via l'épaisseur du placage

Un placage plus épais peut être un moyen d'améliorer la conductivité. Il peut cependant également augmenter les coûts. Il peut également rendre la carte plus épaisse, et de plus. Un placage plus fin coûte moins cher. Il peut également alléger votre carte. Mais soyez prudent. Car cela pourrait affecter la conductivité et la fiabilité du via.

Stub dans la disposition du PCB

Il s'agit d'un morceau de piste qui est court, connecté à un via. Cela peut causer des problèmes dans votre PCB. La réflexion du signal peut se produire via des stubs. Cependant, cela peut nuire à la qualité du signal. Vous devez garder les stubs courts. Plus ils sont courts, mieux c'est. Cela réduit les interférences. L'impédance du stub doit également être vérifiée. Elle doit correspondre à l'impédance de la trace. Pour de bon l'intégrité du signal L'adaptation de l'impédance est essentielle.

Lignes directrices et considérations pour la sélection de la taille des vias PCB

Types d'intermédiaires

Lorsque vous travaillez avec des types de vias, n'oubliez pas sur quel projet vous travaillez. Différents vias sont nécessaires pour différents projets. Des trous plus grands fonctionnent bien si vous n'avez qu'une seule couche. Vous avez de la flexibilité sans remplissage ni technologie supplémentaire. Plus de courant peut être acheminé à travers des vias plus grands. Et cela permet également une meilleure dissipation de la chaleur.

Via Dimensions

La taille de vos vias dépend de leur épaisseur. C'est ce qu'on appelle le rapport hauteur/largeur. Vos vias fonctionnent bien avec un rapport hauteur/largeur approprié. Plus la carte est grande, plus les vias doivent être grands. Plus le courant peut passer à travers les vias plus grands. Des vias plus petits suffisent tant que la carte est fine. Les petits vias sont plus petits et prennent moins de place. Veillez à ce que la taille des vias corresponde toujours à l'épaisseur de la carte.

Via les tolérances

Il s'agit de la plage dans laquelle les tailles de trous sont acceptables. Vous devez être précis sur la manière dont cette tolérance sera stipulée. Cela garantit que les trous s'adaptent bien. La plupart des fournisseurs de PCB ont leurs propres normes.

Sélection des technologies appropriées

Déterminez la technologie dont vous avez besoin. Avez-vous besoin de vias borgnes ou enterrés ? Assurez-vous alors de parler à votre fournisseur de PCB. Il peut vous aider à développer la bonne pile pour votre conception. Assurez-vous toujours que chaque exigence soit toujours clairement communiquée. Vous obtiendrez ainsi un meilleur produit final.

Spécifications de la bague annulaire

Ceci est important pour les cartes de classe 2 et de classe 3. L'anneau annulaire doit mesurer au moins 2 mils pour les microvias ou les vias percés au laser. Pour les vias percés mécaniquement, il doit mesurer au moins 4 mils. Mais n'oubliez pas que l'anneau est mesuré en Logiciel FAOLa taille du trou percé est prise en compte.

Classifications IPC des PCB

Les cartes de classe 2 et de classe 3 ont des normes différentes. Les cartes de classe 2 sont celles qui sont recommandées pour l'électronique de tous les jours. Les ordinateurs portables et les smartphones en sont équipés. Et elles peuvent présenter quelques petits défauts. Et pour cette raison, elles sont plus faciles à inspecter et plus rapides à fabriquer. Les appareils à haute fiabilité sont des cartes de classe 3. Les équipements militaires et les stimulateurs cardiaques sont utilisés. Ces cartes sont très strictes et fiables. Les inspections sont plus nombreuses et elles sont plus coûteuses. Les produits qui doivent fonctionner encore et encore aussi bien que la dernière fois sont les mieux adaptés aux cartes de classe 3.

Spécifications des équipements

Lorsque vous définissez la taille des vias sur votre conception de PCB, gardez à l'esprit la capacité du fabricant. Lors de l'achat de PCB, il est important de choisir le fournisseur qui dispose de la technologie la plus récente. Cela garantit qu'il peut répondre à vos exigences spécifiques en matière de taille de via. De nombreux fabricants peuvent ne pas disposer de l'équipement approprié. Ou ils peuvent avoir besoin de sous-traiter le travail à quelqu'un d'autre.

Densité du PCB

Une carte dense a entre 65 et 120 connexions par pouce carré. Regardez également la densité des trous. planche double face Il est très courant d'avoir environ 600 trous par décimètre carré. La densité de courant est également essentielle. Surveillez l'espacement des pistes en cuivre. Placez les pistes à des intervalles égaux de leur largeur. Cela évite à la fois les problèmes de signal et la surchauffe. Il est préférable que les composants soient placés à proximité les uns des autres s'ils sont similaires.

Techniques de remplissage par voie et options de placage

Les défauts de votre PCB sont causés par des substances piégées. Une pâte époxy conductrice et non conductrice peut être placée dans les vias. Une chimie de galvanoplastie spéciale est utilisée pour les vias borgnes et les vias dans les pads. Cependant, si vous souhaitez déplacer la chaleur sur la carte, optez pour un remplissage conducteur. Assurez-vous que les vias sont scellés ou recouverts d'un placage recouvert. Le résultat est que pendant la fabrication, les problèmes de placage des vias enterrés sont évités. Vous pouvez éviter ces problèmes en remplissant d'abord les vias avec de la résine. Si vous avez un via dans le pad, vous devez le plaquer.

Dégagement des composants

Il s'agit de l'espace autour du via. Il doit y avoir suffisamment d'espace pour tous les composants du PCB. Le via peut gêner le composant si l'espace est trop petit. L'assemblage ou même le fonctionnement peuvent poser problème. Nous suggérons que l'espace minimum soit d'au moins 0.1 mm. C'est une bonne règle. Cela permet de placer correctement vos composants.

Solder Mask

Obtenir ceux-là masque de soudure Les ouvertures sont importantes. Vos pastilles de composants doivent être un peu plus petites que ces ouvertures. Cela permet pâte à braser de descendre dans les pads à proximité. Nous trouvons également utile de couvrir les vias avec un masque de soudure. Cela protège les vias des dommages et empêche la soudure de s'infiltrer à l'intérieur, ce qui entraîne des courts-circuits. Mais ne couvrez pas les vias avec un diamètre de pad supérieur à 12 mils car cela provoquerait des vides de soudure et des problèmes potentiels de fiabilité.

Comment optimiser vos choix de taille de via

• Sachez quelle quantité de courant vos traces doivent supporter

Les courants de signal, d'alimentation et de terre sont transportés par les vias. Chaque type a besoin qu'ils fonctionnent bien ensemble. Les vias qui sont clairement capables de transférer leur signal sont bons. En conséquence, moins de pertes et de meilleures performances. Assurez-vous que vos vias sont sûrs pour le courant.

• Suivez des directives simples concernant la largeur et l'espacement des traces

Votre conception contient des traces et des vias. Les composants de surface sont connectés par des vias. Un routage efficace de vos vias est un bon routage de traces. Les traces doivent être suffisamment larges pour le courant. Espacez-les juste comme il faut, sans interférer. Cela permet d'obtenir de meilleurs vias.

• Respectez les règles IPC-2222 concernant les dimensions minimales des trous

Vous devez d'abord connaître la classification de densité de votre composant. Ensuite, vous utilisez des formules simples pour trouver les tailles minimales des trous. Pour le niveau A, nous ajoutons 0.25 mm au diamètre maximal du fil. Pour le niveau B, ajoutez 0.20 mm et pour le niveau C, ajoutez 0.25 mm. Nous déciderons ensuite des tailles de pastilles via la norme IPC-2221. Les diamètres des pastilles sont calculés à partir des tailles de trous.

• Réduisez le nombre de vias que vous utilisez

Utilisez moins de vias lorsque cela est possible. Trop de vias obstrueront vos vias. Ils affaibliront la carte et son fonctionnement. Moins de vias signifie une meilleure conception. Concentrez-vous plutôt sur la façon d'acheminer vos traces. Cela signifie trouver le meilleur chemin pour les connexions. Un bon routage signifie que vous avez besoin de moins de vias.

• Travaillez avec votre fabricant pour trouver des tailles de via adaptées

Travailler avec votre fabricant vous aidera à fabriquer les meilleures cartes. Demandez-lui quelles tailles de vias il peut percer. Les capacités varient selon les fabricants. Certains peuvent percer de petits trous, mais d'autres non. Ils ont des restrictions sur l'épaisseur de la carte qu'ils peuvent faire. Mais comprendre ces limites vous aide à décider quelles tailles de vias vous conviennent le mieux.

Questions sur les tailles des vias PCB

• Quelle est la taille du via laser PCB ?

Les vias PCB percés au laser varient en taille. Le plus petit est de 0.001 pouce (0.025 mm). Il peut être aussi petit que 0.0005 pouce. Il peut être grand jusqu'à 0.008 pouce. Le rapport hauteur/largeur est généralement de 0.75:1. Vous percez souvent au laser des vias pour les vias borgnes et enterrés. La stratification séquentielle fonctionne bien avec eux. Ils sont également à pas fin BGA.

• Quelle est la taille du tampon de capture Via ?

Cela dépendra du type et de l'épaisseur de votre PCB. L'épaisseur du PCB varie de 1.5 mm à 0.660 mm. En général, il s'agit d'un tampon de capture de via de 0.7 mm dans ce cas. La taille du tampon pour un grand via est de 0.3 mm et la taille du foret est de 0.25 mm. La taille du foret est de 0.6 mm et la taille du tampon, de 0.5 mm, est pour un via moyen. La taille du tampon est de 0.2 mm et la taille du foret est de 0.4 mm pour un petit via. Le diamètre maximal des vias borgnes est de 450 mm, avec un tampon de 0.4 μm. De même, pour les vias enterrés, le diamètre est également de 300 mm mais les dimensions du tampon sont de XNUMX μm.

• Quelle taille peuvent atteindre les vias ?

En règle générale, les vias de taille minimale se situent entre 0.25 et 0.3 mm. Ils nécessitent moins de matériau pour ces vias plus petits. Mais encore une fois, si la profondeur de la carte varie, il peut être nécessaire de les percer au laser. La taille minimale du foret est généralement de 0.25 mm. La plus petite taille de bague annulaire est de 0.15 mm. Idéalement, vous souhaitez éviter d'aller jusqu'à ces minimums.

• Comment calculer la taille du PCB ?

La longueur et la largeur en millimètres sont utilisées pour calculer la taille du PCB. Multipliez ces deux nombres. Ensuite, vous avez la surface en millimètres carrés. Divisez par 1,000,000 XNUMX XNUMX pour la convertir en mètres carrés. Prenez Logiciel de conception de PCB par exemple. Ouvrez le fichier de disposition du PCB, vous pouvez l'utiliser dans votre logiciel. Placez maintenant nos composants dans le contour du PCB. Ajustez la taille du contour à l'aide de l'outil « Déplacer ». Enfin, mesurez la taille de la boîte de contour.

Conclusion

Dans ce PCBTok Dans notre blog, nous avons expliqué tout ce qui est nécessaire pour les tailles de vias PCB. Il y avait des idées cruciales à comprendre pour prendre des décisions de conception éclairées, à savoir les normes, les types et les rapports hauteur/largeur. Nous avons discuté de tout, des différents types de vias, des exigences de taille et des possibilités d'optimisation pour vous donner une vue d'ensemble de la manière d'améliorer votre processus de conception de PCB.