Un grand via est-il meilleur que plusieurs petits vias lors du changement des traces d'alimentation et de la masse entre les couches?

Je suis confus au sujet du placement via dans les traces d'alimentation soit pour changer les couches dans le cadre du routage de l'alimentation principale, soit pour atteindre les broches des composants d'une couche différente de celle où se trouve la trace d'alimentation, et des composants tels que les bouchons de découplage au sol plan de référence.

J'ai lu ici " Beaucoup de petits via vs quelques plus grands via " et ici " https://www.ultracad.com/articles/viacurrents.pdf " qu'avoir plusieurs vias est mieux mais les deux sources parlent plus des avantages thermiques d'avoir plusieurs petits vias par opposition à une grande via.

Ma confusion est quand je regarde cela du point de vue de l'inductance, car les petits vias ont une inductance plus élevée et une inductance élevée n'est certainement pas une bonne idée dans un réseau de distribution d'énergie.

Donc mes questions sont. Est-il préférable d'avoir deux ou plusieurs vias de 10 mil ou un grand 30 mil ou 40 mil via des condensateurs de découplage?

Et, est-il préférable d'avoir plusieurs vias de 10 mil ou un grand via pour connecter la couche supérieure du VCC à la couche inférieure et l'alimentation GND au plan GND?

Je ne suis pas préoccupé par la chaleur mais plutôt par l'intégrité de l'alimentation. Je veux juste pouvoir changer de couche sans introduire beaucoup d'inductance et avoir un découplage efficace.

power-integrity

— m4l490n
source

la mise en parallèle de plusieurs inductances produit une inductance plus faible, identique à celle des résistances en parallèle,

— Jasen

Cela signifierait donc que c'est essentiellement la même chose pour mettre plusieurs petits vias ou un grand via, non?

— m4l490n

Je pense que oui, mais je n'ai pas vu de chiffres.

— Jasen

@Jasen est généralement correct, mais n'oubliez pas que plusieurs vias proches les uns des autres auront une inductance mutuelle, ce qui donnera la formule habituelle des inducteurs parallèles (

1 / L_{e q} = 1 / L_{1} + 1 / L_{2} + . . .

$1/L_{eq}=1/L_1+1/L_2+...$ ) quelque peu optimiste. Malgré cela, je m'attendrais toujours à ce que plusieurs petits vias sortent mieux qu'un grand via dans les cas où les petits vias offrent une résistance plus faible que le grand via.

— Le Photon du

quelle est la charge? En général, pour un rail 3,3 V, il n'est pas nécessaire de prendre autant de considérations à moins que des transitoires spécifiques sur ce rail. Oui, plusieurs vias reliant un avion sont meilleurs qu'une seule grande via. Le regroupement (en maintenant une proximité étroite des vias avec x et y entre les via maintenus constants et minimaux) des via est également très important, sinon les vias ne partageront pas les courants de manière symétrique.

— user19579

Réponses:

Beaucoup de petits vias sont meilleurs. Considérez cette configuration:

la source

L'inductance mesurée, telle qu'elle est donnée dans la source, est (nH) 0,61, 1,32, 2,00, 7,11, 15,7 et 10,3 pour la configuration A, B, C, D, E et F respectivement.

La raison en est que l'inductance augmente légèrement lorsque le diamètre diminue. Ceci est plus que compensé en ayant plusieurs vias en parallèle. Il existe de nombreuses approximations pour l'inductance via que vous pouvez utiliser pour valider le résultat ci-dessus, telles que

L = 5.08 h (\ln \frac{4 h}{d} + 1) 10^{- 9} .

$L = 5.08 h \left( \ln \frac{4h}{d} + 1 \right) 10^{-9}.$

— user110971
source

N'oubliez pas que la connexion se fait par le placage de l'intérieur des trous, de sorte que sur une planche avec deux mils de placage dans les vias, le courant doit circuler à travers un tube avec une épaisseur de paroi de deux mil à l'intérieur de votre trou , peut-être à une trace d'un mil qui ne touche que le bord du tube (si le trou a été proprement percé, mais c'est un tout autre sujet). Dans votre exemple, les neuf vias de 10 mil auraient plus de section de cuivre à travers la carte que celui de 50 mil (environ 9: 5). Ceci est important à la fois pour la résistance aux courants élevés et pour l'effet cutané aux hautes fréquences.

L'autre considération est la fissuration, en particulier lors de la connexion à des couches internes. Le cuivre se dilate à une vitesse différente de celle du FR4 ou d'un autre matériau de la carte, il y aura donc plus de mouvement différentiel et plus de contraintes, car la géométrie devient plus grande si la carte est cyclée à température. De même, lorsque la planche est fléchie pendant les vibrations ou la manipulation, une géométrie plus grande signifie que la contrainte est plus importante sur le joint entre le placage de trous et la trace.

Pour les couches externes uniquement ou les cartes à deux faces, j'ai vu de grands vias simples avec un morceau de fil de bus traversant et soudé des deux côtés pour une puissance élevée, mais plusieurs petits vias sont généralement meilleurs si vous dépendez du placage pour transporter le courant.

— John Birckhead
source

À ce stade, je suis plus préoccupé par l'intégrité de l'alimentation que par les capacités actuelles et thermiques, je veux dire, ayant une alimentation propre avec une faible inductance pour tous les circuits numériques de la carte. Par la majorité des commentaires, il est plus clair maintenant que de nombreux petits vias valent mieux qu'un grand d'un point de vue actuel.

— m4l490n