Considérations sur la conception de PCB à haute vitesse : Considérations sur les formes des composants

<p dir="ltr"><img alt="Closeup of two IC chips" data-entity-type="file" data-entity-uuid="55882b91-abf1-455c-b771-5571556831ae" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmJkOTQ4MWYuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9ZDNiYzdmOTk4ZWY5MmM1Y2FkMGRjNzFiMGQyODUxY2I%25253D" /></p>

<p dir="ltr">Lors du démarrage d'une conception de PCB à haute vitesse, il y a beaucoup de choses à considérer avant même que la conception n'arrive à la phase de mise en page. <a href="https://resources.altium.com/p/high-speed-design-techniques-schematic-c…; rel="noopener" target="_blank">L'organisation du schéma</a>, <a href="https://resources.altium.com/p/introduction-to-high-speed-pcb-designing…; rel="noopener" target="_blank">les matériaux de la carte</a> &amp; <a href="https://resources.altium.com/p/board-layer-stackup-considerations-for-h…; rel="noopener" target="_blank">la configuration des couches</a>, le placement des composants critiques et la manière dont les signaux à haute vitesse doivent être routés sont tous<a href="https://resources.altium.com/p/an-overview-of-the-high-speed-pcb-design…; rel="noopener" target="_blank"> des aspects de la conception à haute vitesse</a> qui doivent être planifiés.</p>

<p dir="ltr">Souvent, il y a un domaine qui ne reçoit pas autant de considération que tout le reste, et c'est la forme des empreintes des composants. Les composants utilisés dans une conception à haute vitesse ne sont pas physiquement différents de ceux qui seraient utilisés dans une conception conventionnelle. Cependant, il y a quelques modifications subtiles qui peuvent être apportées aux formes des pastilles et des empreintes des composants qui aideront vos efforts dans la création d'une conception de PCB à haute vitesse.</p>

<h2 dir="ltr"><a id="pad-shapes-for-high-speed-pcb-design">Formes des pastilles pour la conception de PCB à haute vitesse</a></h2>

<p dir="ltr">Lors de l'évaluation des formes d'empreinte pour une utilisation dans la conception à haute vitesse, le premier élément à considérer est la taille des formes des pastilles d'empreinte. Parfois appelées pastilles de connexion, ces formes sont les pastilles de métal nu sur lesquelles les broches des composants seront soudées sur le PCB fini. Habituellement, une ou deux formes de pastilles sont dupliquées pour créer une forme d'empreinte de composant entière.</p>

<p dir="ltr">Traditionnellement, les pastilles des PCB sont plus grandes que les broches d'environ 30%. Ces tailles sont calculées pour une fabrication optimale afin d'éviter des problèmes comme le "tombstoning", où des composants montés en surface discrets tels que les condensateurs et les résistances se soulèvent d'un côté. Ces tailles optimales permettent également la retouche manuelle avec un fer à souder manuel et l'inspection visuelle d'une jointure de soudure. Cependant, pour une conception à haute vitesse, le métal supplémentaire peut augmenter<a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank"> la capacité parasite</a> et augmenter la longueur de connexion entre les composants critiques.</p>

<p dir="ltr">Pour répondre aux besoins de haute vitesse du circuit, il convient de réduire la taille des pastilles. Au lieu de surdimensionner la pastille de 30 % par rapport à la taille réelle de la broche, un pourcentage plus petit, tel que 5 %, est plus avantageux. La réduction de la taille des pastilles aide à diminuer la capacité parasitaire possible. De même, les longueurs de connexion peuvent être réduites en diminuant l'espacement entre les composants. Cette pratique est également attrayante car elle utilise moins d'espace sur le circuit imprimé. Utiliser des tailles de pastilles plus petites ne réduit pas leur résistance mécanique puisque la zone de contact entre les broches des composants et le PCB reste la même. Cependant, leur compromis réside dans la fabricabilité du circuit. Des tailles de pastilles plus petites et un espacement plus serré augmentent le coût de fabrication du circuit. L'équipe de conception devra négocier les besoins de haute vitesse de la conception avec les besoins de conception pour la fabricabilité de la fabrication avant de procéder à l'agencement du PCB.</p>

<p dir="ltr">Arrondir les coins des formes de pastilles est une autre amélioration qui bénéficiera à votre conception à haute vitesse. Les coins arrondis vous permettront de router les pistes plus près des pastilles, ce qui réduira les longueurs de connexion et aidera également à compacter la taille du circuit agencé.</p>

<p dir="ltr" style="text-align: center;"><small><img alt="Picture of dense motherboard layout" data-entity-type="file" data-entity-uuid="13c1802e-8bcd-4dd1-8500-ff742d473ed7" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmM3OWYyYTYuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9MGVkOTA5NzA0OGNhMzhjZjNkMDlmY2M0MzRjNTFmMjM%25253D" /><br />
Les améliorations apportées aux formes des pastilles et des vias pourraient aider à l'espacement dans les conceptions à haute densité</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="via-shapes-need-consideration-as-well">Les formes des vias nécessitent également une considération</a></h2>

<p dir="ltr">Les vias ne sont généralement pas considérés comme une forme de composant de PCB, mais puisque leur taille affecte l'espace disponible sur le circuit, ils doivent également être pris en compte. De plus, tout métal sur le circuit qui fait partie d'un circuit à haute vitesse doit être considéré comme faisant partie de ce circuit. Les longueurs de pistes, la taille des vias et la profondeur des vias doivent toutes être prises en compte dans les calculs de circuits à haute vitesse.</p>

<p dir="ltr">La première chose à considérer est la taille de vos formes de via. La taille d'une forme de via est déterminée par le diamètre du trou percé, et donc l'équipe de conception devra considérer quelles tailles de perçage de via sont nécessaires avant la mise en page. Des vias plus petits amélioreront la performance des signaux à haute vitesse tout en augmentant en même temps les coûts de fabrication. Souvent, différentes tailles de vias sont utilisées en fonction des exigences du circuit ou si les vias conduisent de l'énergie ou la masse.</p>

<p dir="ltr">Une fois les tailles de via décidées, la prochaine chose à examiner est leur placement par rapport aux pads des composants. Traditionnellement, dans les conceptions non à haute vitesse, les vias sont éloignés du pad du composant pour maintenir un espacement optimal pad-via pour des raisons de fabrication. Le pad est ensuite connecté au via par une piste. Cependant, ces longueurs de connexion pourraient être trop longues pour une conception à haute vitesse.</p>

<p dir="ltr">Pour raccourcir la longueur de connexion, le via peut être placé plus près du pad, partiellement sur le pad, ou même complètement à l'intérieur du pad. Placer des vias de cette manière peut nécessiter différents paramétrages de CAO et ajustements de DRC, ou même l'inclusion d'une forme de via à l'intérieur d'une forme de pad. C'est également une<a href="https://d2pgu9s4sfmw1s.cloudfront.net/UAM/Prod/Done/a062E00001d7fGQQAY/…; rel="noopener" target="_blank"> bonne pratique</a> d'utiliser des pistes courtes et larges pour connecter un pad de condensateur de découplage à un via.</p>

<p dir="ltr" style="text-align: center;"><small><img alt="Picture of parts on a circuit board" data-entity-type="file" data-entity-uuid="e13b1f18-4a24-4d09-a94e-a9f9b3a5cd6c" data-responsive-image-style="" src="/sites/default/files/inline-images/migrate/aHViPTY1NjQ2JmNtZD1pdGVtZWRpdG9yaW1hZ2UmZmlsZW5hbWU9aXRlbWVkaXRvcmltYWdlXzVhNGQzNmQwYjg4ZjMuanBnJnZlcnNpb249MDAwMCZzaWc9M2U1Mjk3YmY3Y2JkN2MzOGQwOTBmNTIzN2NmMDY3ODY%25253D" /><br />
Les composants de conception à haute vitesse doivent être évalués pour choisir le meilleur boîtier pour le circuit</small></p>

<h2 dir="ltr"><a id="component-selection-and-placement">La sélection et le placement des composants</a></h2>

<p dir="ltr">Il y a également certaines options d'empreintes de composants à considérer. Les supports peuvent avoir de l'inductance associée à eux. Par conséquent, c'est une bonne pratique d'éliminer ou de minimiser l'utilisation de supports dans une conception à haute vitesse. Sélectionner le bon boîtier, et l'empreinte de composant accompagnante, est également important. Certains dispositifs, comme les amplificateurs opérationnels, sont typiquement<a href="https://www.analog.com/en/resources/analog-dialogue/articles/high-speed…; rel="noopener" target="_blank"> proposés dans différents boîtiers</a>. Une variante d'un amplificateur opérationnel peut permettre des longueurs de pistes plus courtes dans un circuit qu'une autre. Enfin, les formes d'empreintes de composants peuvent devoir être ajustées pour des considérations thermiques. Une excellente manière de dissiper la chaleur est de placer des pads de puissance directement sous les formes d'empreintes de CI qui sont connectées à un plan interne.</p>

<p dir="ltr">Les empreintes et formes de pastilles de PCB peuvent aider à la création de votre conception de PCB haute vitesse. Même le plus petit changement pourrait vous aider à resserrer le routage et à réduire les longueurs de connexion, ou même à réduire les problèmes liés à l'inductance parasite ou aux problèmes thermiques à haute vitesse.</p>

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