Le via stitching est une technique utilisée pour relier entre elles de grandes zones de cuivre sur différentes couches, créant ainsi une connexion verticale robuste à travers la structure de la carte, ce qui aide à maintenir une faible impédance et des boucles de retour courtes. Le via stitching peut également être utilisé pour reconnecter à leur net des zones de cuivre qui, autrement, pourraient être isolées.
Le via shielding a une fonction différente ; dans les conceptions RF, il est utilisé pour aider à réduire la diaphonie et les interférences électromagnétiques sur une piste transportant un signal RF. Un blindage par vias, également appelé barrière de vias ou clôture de vias, est créé en plaçant une ou plusieurs rangées de vias le long du trajet de la piste du signal. Dans Altium Designer, cela est appelé via shielding.
Altium Designer prend en charge à la fois le via stitching et le via shielding. Comme le processus d’ajout de vias de stitching ou de shielding est similaire, cette page couvre les deux sujets.
Le via stitching s’exécute comme un post-traitement, en remplissant les zones de cuivre libres avec des vias de stitching. Pour que le via stitching soit possible, il doit exister des régions de cuivre qui se chevauchent et qui sont rattachées au net spécifié, sur différentes couches. Les régions de cuivre prises en charge incluent : Fills , Solid Regions , Polygons et Power Planes .
Pour ajouter des vias de stitching à un net, sélectionnez la commande Tools » Via Stitching/Shielding » Add Stitching to Net dans les menus. La boîte de dialogue Add Stitching to Net s’ouvre alors, dans laquelle sont spécifiés Net , Stitching Parameters et Via Style . Lorsque vous cliquez sur le bouton OK , l’algorithme de stitching identifie tous les remplissages, régions pleines, polygones et plans d’alimentation rattachés au net sélectionné et tente de les connecter à travers la carte à l’aide du via et du motif de stitching spécifiés.
Add Stitching to Net , puis les ensembles de vias existants sont modifiés dans la boîte de dialogue Via Stitching ( ou dans le panneau Properties ( Les champs de ces trois éléments sont décrits ci-dessous.
Stitching Parameters
Les paramètres de stitching contrôlent l’emplacement des vias de stitching.
Same Net Clearances
Il existe deux façons de contrôler l’espacement entre les vias de stitching et les autres vias et pastilles du même net : soit la règle de conception Clearance applicable est utilisée, soit l’option Default Via/Pad Clearance spécifiée ici est utilisée. Si une règle applicable est détectée, les paramètres de la règle sont comparés à ceux de la boîte de dialogue Add Stitching to Net et les plus contraignants sont utilisés.
Espacements sur le même net (
Create new clearance rule Add Stitching to Net )Cliquez pour créer une nouvelle règle de conception Clearance, configurée pour définir l’espacement entre les vias de stitching et les autres vias et pastilles du même net. Ce paramètre de règle est utilisé pour garantir qu’un emplacement potentiel de stitching est valide. Lorsque vous cliquez sur le bouton, la boîte de dialogue Edit PCB Rule - Clearance Rule s’ouvre, dans laquelle les contraintes de la règle sont définies. Notez que la règle est nommée et ciblée sur le net sélectionné dans la boîte de dialogue Add Stitching to Net .
Edit clearance rule Add Stitching to Net )Si une règle de conception d’espacement applicable existe déjà, ce bouton s’affiche à la place du bouton Create new clearance rule . Cliquez pour modifier les paramètres de la règle.
Default Via/Pad Clearance Les vias de stitching ne sont placés sur des emplacements potentiels de stitching que si cet espacement existe. Comme les emplacements potentiels de stitching sont déterminés par la grille de stitching, il est probable qu’ils soient plus espacés que ce paramètre.
Min Boundary Clearance Les vias de stitching ne sont placés sur des emplacements potentiels de stitching que si cet espacement existe jusqu’au bord des régions Polygon/Fill/Plane.
L’espacement entre un via de stitching et les objets appartenant à d’autres nets est contrôlé par la règle de conception d’espacement applicable. Un via de stitching ne sera pas placé sur un emplacement potentiel de stitching s’il enfreint la règle de conception applicable.
Via Style
Les propriétés des vias de stitching sont affichées dans la zone Via Style de la boîte de dialogue. Ces propriétés peuvent être définies :
Par de nouveaux paramètres saisis dans la boîte de dialogue, ou
À partir des paramètres d’un Via Template sélectionné, ou
À partir des paramètres définis dans la règle Routing Via Style design rule applicable, si vous placez un nouvel ensemble de vias de stitching.
Style de via (
Diameters L’éditeur PCB prend en charge 3 types de diamètres de via dans le plan X-Y : Simple , Top-Middle-Bottom ou Full Stack . Cliquez pour sélectionner la structure de via requise pour les vias de stitching. Pour en savoir plus sur le Via Stack .
Hole Size Spécifie la valeur de taille de perçage pour les vias de stitching.
Tolerance Le réglage des attributs de tolérance de perçage peut aider à déterminer les ajustements et limites de votre carte. Spécifiez la tolérance minimale (-) et maximale (+) du trou pour les vias de stitching.
Diameter Le diamètre des vias de stitching dans le plan X-Y.
Thermal Relief Via Stitching et panneau Properties )Activez la case à cocher pour permettre la définition de paramètres locaux de style de connexion de polygone pour tous les vias de l’ensemble, puis cliquez sur le mot-clé lié pour configurer les paramètres dans la boîte de dialogue Edit Polygon Connect Style ( En plus d’appliquer les paramètres dans la boîte de dialogue/le panneau, vous devez également repourer tous les polygones impactés lorsque les vias s’y connectent à l’aide d’une connexion en relief.
Load Values from Routing Via Style Rule Add Stitching to Net )Lorsque vous cliquez sur ce bouton, les propriétés du via dans la règle applicable Routing Via Style sont appliquées ici dans la boîte de dialogue Add Stitching to Net . Pour en savoir plus sur la règle de conception Routing Via Style .
Via Template Lorsque vous sélectionnez un modèle de via dans cette liste déroulante, les propriétés de ce modèle de via sont appliquées ici dans la boîte de dialogue Add Stitching to Net . Lorsqu’un modèle est sélectionné, le champ Library affiche la bibliothèque à laquelle le modèle de via est lié et inclut l’option permettant de Unlink le modèle depuis cette bibliothèque. Pour en savoir plus sur l’utilisation des modèles de pastilles/vias .
Properties – Net Le net auquel les vias de stitching doivent se connecter. Le style de connexion du via (en relief ou direct) est déterminé par l’objet auquel le via est connecté, ainsi que par les règles de conception applicables. Plus d’informations à ce sujet dans la section Remarques .
Properties – Drill Pair / Via Type Les couches de début et de fin que couvrent les vias de stitching dans le plan Z peuvent être configurées selon les besoins (cette portée est appelée drill pair ). La portée autorisée des vias dans le plan Z est configurée dans l’onglet Via Types de Layer Stack Manager ( ; seules les portées qui y sont définies apparaîtront dans la liste déroulante Drill Pair. Cliquez sur le bouton Via Types pour ouvrir Layer Stack Manager , où vous pouvez configurer les types de vias disponibles pour l’empilement de couches actif. Pour en savoir plus sur les types de vias .
Properties – Locked Add Stitching to Net )Si cette option est activée, tous les vias de cet ensemble de vias de stitching ont leur attribut Locked activé.
Solder Mask Expansion L’expansion du masque de soudure (ou tenting) peut être basée soit sur la règle de conception Solder Mask applicable, soit sur la valeur d’expansion spécifiée ici dans la boîte de dialogue (qui peut être remplacée en tentant le via ). L’option que vous sélectionnez s’applique à tous les vias de cet ensemble de vias de stitching.
Sélectionnez d’abord le Net à utiliser pour le stitching, car cela affecte le comportement des autres options, comme lorsque vous cliquez sur le bouton Load values from Routing Via Style Rule . Si le net est déjà sélectionné dans l’espace de conception, ce net est automatiquement choisi lorsque vous ouvrez la boîte de dialogue Add Stitching to Net .
Les vias de blindage sont identifiés par VSn : V ia S titching, où la valeur numérique n identifie ce via comme appartenant à la même union de via stitching que les autres vias portant le même identifiant numérique.
Le style de connexion du via (relief ou direct) est défini par la contrainte de conception applicable Polygon Connect Style pour les polygones, la contrainte de conception applicable Plane Connect Style pour les plans d’alimentation, avec des connexions directes pour les régions solides et les remplissages.
Une fois le stitching terminé, vous devrez repour tous les polygones impactés là où les vias se connectent à l’aide d’un style de connexion en relief.
Chaque ensemble de vias de stitching est ajouté à une union ; réglez le panneau PCB sur le mode Unions pour explorer ces unions ( ).
Pour modifier un ensemble de vias de stitching, double-cliquez sur n’importe quel via de l’ensemble pour ouvrir la boîte de dialogue Via Stitching , ou le panneau Properties s’il est configuré pour s’ouvrir au double-clic ( ). Vous pouvez également faire glisser un rectangle de sélection interne (de gauche à droite) incluant un ou plusieurs vias de stitching, puis modifier les paramètres dans le panneau Properties .
Tools » Via Stitching » Remove Via Stitching Group , puis en cliquant sur n’importe quel via du groupe.
L’algorithme de via stitching traite les polygones, remplissages, régions solides et plans d’alimentation de la manière suivante :
Les polygones, régions et remplissages appartenant au même net sont reliés par stitching partout où ils se chevauchent sur différentes couches. S’il existe des polygones, régions ou remplissages sur d’autres nets qui se chevauchent dans cette zone (sur une autre couche), le stitching n’est pas appliqué dans cette région. Les régions de plan superposées sur d’autres nets sont traversées.
Les régions de plan superposées sur le net cible sont toujours reliées par stitching, indépendamment de la présence de régions de plan (sur une autre couche) rattachées à d’autres nets. La règle 1 ci-dessus s’applique s’il existe des polygones, régions ou remplissages qui se chevauchent dans la même région.
To summarize these two rules - sur les autres couches, les couches de plan d’autres nets sont toujours perforées par les vias de stitching, mais pas les polygones, régions ou remplissages d’autres nets. Si la conception comprend des polygones d’autres nets dans une zone nécessitant des vias de stitching, mettez temporairement ce(s) polygone(s) en veille, définissez les vias de stitching, puis réactivez-les et repour le(s) polygone(s). Pour en savoir plus, consultez shelving and re-pouring polygons .
L’ensemble des vias dans chaque zone unique de via stitching est regroupé dans une union . L’union entière peut être déplacée, et la zone peut également être redimensionnée.
Faites glisser une fenêtre de sélection de gauche à droite pour sélectionner une zone de stitching, puis déplacez-la ou redimensionnez-la en positionnant la souris pour obtenir le curseur approprié.
Modifying the Via Stitching Area
Faites glisser un rectangle de sélection interne (de gauche à droite) de manière à inclure un ou plusieurs vias de stitching. La limite de la zone de stitching sélectionnée s’affichera, comme montré dans l’animation ci-dessus.
Pour déplacer une union de stitching sélectionnée, placez le curseur dans la zone ; lorsque le curseur de déplacement
Pour redimensionner l’union de stitching sélectionnée en déplaçant un bord, placez le curseur sur le bord ; lorsque le curseur de déplacement de bord
Pour redimensionner l’union de stitching sélectionnée en déplaçant un sommet, placez le curseur sur le bord ; lorsque le curseur de déplacement de sommet
Après avoir relâché le bouton de la souris, il vous sera demandé de Re-generate via stitching? ; cliquez sur Yes pour mettre à jour le via stitching au nouvel emplacement /forme, ou cliquez sur No si vous n’avez pas terminé la modification de la forme.
Le blindage par vias est utilisé pour isoler un net des interférences potentielles ou du couplage provenant de signaux proches. L’espacement des vias de blindage doit être adapté à la fréquence la plus élevée contre laquelle on souhaite se protéger. Une conception correcte du blindage est essentielle ; une barrière mal conçue pourrait en réalité contribuer à des problèmes d’EMI si l’espacement correspond à la fréquence de résonance d’un signal voisin. Ce point est abordé plus en détail dans la section Notes about Via Shielding .
Pour placer un blindage par vias autour d’un net routé, sélectionnez la commande Tools » Via Stitching/Shielding » Add Shielding to Net dans les menus. La boîte de dialogue Add Shielding to Net apparaît ; vous y configurez le Net to Shield et les autres Shielding Parameters , le Net de référence, ainsi que le Via Style selon les besoins. Les vias seront placés le long des deux côtés du ou des nets choisis, partout où il est possible de placer un via conforme aux règles de conception applicables.
Add Shielding to Net , puis les ensembles de vias existants sont modifiés dans la boîte de dialogue Via Shielding ( , ou dans le panneau Properties ( Les champs de ces trois éléments sont décrits ci-dessous.
Shielding Parameters
Les paramètres de blindage contrôlent le ou les nets blindés, ainsi que le motif de placement des vias de blindage.
Via Style
Les propriétés des vias de blindage sont affichées dans la zone Via Style de la boîte de dialogue. Ces propriétés peuvent être définies :
par de nouveaux paramètres que vous saisissez dans la boîte de dialogue, ou
à partir des paramètres d’un Via Template sélectionné, ou
à partir des paramètres définis dans la règle Routing Via Style design rule applicable, si vous placez un nouvel ensemble de vias de blindage.
Via Style (
Diameters L’éditeur PCB prend en charge 3 types de diamètres de via dans le plan X-Y : Simple , Top-Middle-Bottom ou Full Stack . Cliquez pour sélectionner la structure de via requise pour les vias de blindage. Pour en savoir plus, consultez Via Stack .
Hole Size Spécifie la valeur de taille du trou pour les vias de blindage.
Tolerance Le réglage des attributs de tolérance du trou peut aider à déterminer les ajustements et limites de votre carte. Spécifiez la tolérance minimale (-) et maximale (+) du trou pour les vias de blindage.
Diameter Le diamètre des vias de blindage dans le plan X-Y.
Thermal Relief Via Shielding et panneau Properties )Cochez cette case pour autoriser la définition de paramètres locaux de style de connexion de polygone pour tous les vias de l’ensemble, puis cliquez sur le mot-clé lié pour configurer les paramètres dans la boîte de dialogue Edit Polygon Connect Style ( En plus d’appliquer les paramètres dans la boîte de dialogue/le panneau, vous devez également repour tous les polygones impactés là où les vias se connectent à l’aide d’un style de connexion en relief.
Load Values from Routing Via Style Rule Add Shielding to Net )Lorsque vous cliquez sur ce bouton, les propriétés du via dans la règle applicable Routing Via Style sont appliquées ici dans la boîte de dialogue Add Shielding to Net . Pour en savoir plus, consultez la règle de conception Routing Via Style .
Via Template Lorsque vous sélectionnez un modèle de via dans cette liste déroulante, les propriétés de ce modèle de via sont appliquées ici dans la boîte de dialogue Add Shielding to Net . Lorsqu’un modèle est sélectionné, le champ Library affiche la bibliothèque à laquelle le modèle de via est lié, et inclut l’option permettant de Unlink le modèle de cette bibliothèque. Pour en savoir plus, consultez Working with Pad Via Templates .
Properties – Net Le net auquel les vias de blindage doivent être connectés. Le style de connexion du via (thermique ou direct) est déterminé par l’objet auquel le via est connecté, ainsi que par les règles de conception applicables. Plus d’informations à ce sujet dans la section Notes .
Properties – Drill Pair / Via Type Les couches de début et de fin que couvrent les vias de blindage dans le plan Z peuvent être configurées selon les besoins (cette portée est appelée drill pair ). La portée autorisée des vias dans le plan Z est configurée dans l’onglet Via Types de Layer Stack Manager ( ; seules les portées qui y sont définies apparaîtront dans la liste déroulante Drill Pair. Cliquez sur le bouton Via Types pour ouvrir Layer Stack Manager , où vous pouvez configurer les types de vias disponibles pour l’empilement de couches actif. Pour en savoir plus, consultez Via Types .
Properties – Locked Add Shielding to Net )Si cette option est activée, tous les vias de cet ensemble de vias de blindage ont leur attribut Locked activé.
Solder Mask Expansion L’expansion du masque de soudure (ou tenting) peut être basée soit sur : la règle de conception Solder Mask applicable, soit sur la valeur d’expansion spécifiée ici dans la boîte de dialogue (qui peut être remplacée en tentant le via ). L’option que vous sélectionnez est appliquée à tous les vias de cet ensemble de vias de blindage.
Sélectionnez d’abord le Net à blinder, car cela affecte le comportement d’autres options, comme le clic sur le bouton Load values from Routing Via Style Rule . Si le net est déjà sélectionné dans l’espace de conception, ce net est automatiquement choisi lorsque vous ouvrez la boîte de dialogue Add Shielding to Net .
Les vias de blindage sont identifiés par VSHn : V ia SH ielding, où la valeur numérique n identifie ce via comme appartenant à la même union de blindage par vias que les autres vias portant le même identifiant numérique.
Le style de connexion du via (thermique ou direct) est défini par la contrainte de conception Polygon Connect Style applicable pour les polygones, et par la contrainte de conception Plane Connect Style applicable pour les plans d’alimentation.
Une fois le stitching terminé, vous devrez repour tous les polygones impactés ayant une règle de conception Polygon Connect Style applicable spécifiant un style de connexion thermique.
Chaque ensemble de vias de blindage est ajouté à une union , réglez le panneau PCB sur le mode Unions pour explorer ces unions ( ).
Pour modifier un ensemble de vias de blindage, double-cliquez sur n’importe quel via de l’ensemble pour ouvrir la boîte de dialogue Via Shielding , ou le panneau Properties s’il est configuré pour s’ouvrir au double-clic ( ). Vous pouvez également faire glisser un rectangle de sélection englobante (de gauche à droite) incluant un ou plusieurs vias de blindage, puis modifier les paramètres dans le panneau Properties .
Tools » Via Stitching/Shielding » Remove Via Shielding Group , puis en cliquant sur n’importe quel via du groupe.
Vous pouvez effectuer un blindage partiel de net ou un blindage multi-net :
Si vous ne souhaitez pas blinder l’intégralité du net, sélectionnez d’abord les segments de piste requis, puis appliquez le blindage avec l’option Selected Objects activée.
Pour blinder plusieurs nets adjacents, sélectionnez les nets dans l’espace de conception, puis appliquez le blindage avec l’option Selected Objects activée.
Notez qu’une paire différentielle peut être blindée à l’aide de la technique multi-net Selected Objects , ou en choisissant l’un ou l’autre des nets de la paire différentielle dans la liste déroulante Net to Shield .
Utilisez l’option Add shielding copper pour ajouter un polygone qui entoure les vias de blindage ; incluez l’option Add clearance cutout pour rogner le polygone afin qu’il n’entoure que les vias. Lisez la rubrique Including Shielding Copper with the Shielding Vias ci-dessous pour en savoir plus sur ces options.
La taille et le positionnement des vias de blindage ne relèvent pas d’une science exacte, mais il existe des recommandations établies sur la base de tests empiriques.
« Un stitching espacé d’au plus λ/20, avec des longueurs de stub ne dépassant pas cette valeur. Il s’agit en réalité d’une très bonne règle pour relier toute zone de cuivre de masse au plan de masse dans une conception multicouche. λ est la longueur d’onde de la fréquence significative la plus élevée de la conception (supposez une fréquence de 1 GHz si elle n’est pas connue), où :
f = C / λ
NB : C (vitesse de la lumière) sera d’environ 60 % de la vitesse dans l’espace libre pour un rayonnement EM se propageant à travers un PCB en diélectrique FR4. »
Comme indiqué dans la discussion du forum (5) , pour un PCB avec antenne intégrée, « la distance entre les vias doit être au maximum de 1/4 de votre longueur d’onde de résonance ».
La discussion du forum fait également référence à une note technique(6) , qui indique que « la règle empirique courante consiste à placer les vias de stitching à une distance maximale de λ λ
En plus d’ajouter des vias de blindage le long de chaque côté du routage, vous pouvez également inclure du cuivre de blindage, comme illustré dans les images ci-dessous. Pour ce faire, activez l’option Add shielding copper dans la boîte de dialogue Via Shielding . Ce cuivre est créé sous forme de polygone ; il respecte donc les règles de conception Clearance et Polygon Connect Style applicables.
L’option Add shielding copper ajoutera un polygone qui entoure les vias de blindage. Le bord du polygone éloigné du net blindé touchera le bord des vias. Le bord du polygone adjacent au net blindé sera en retrait du net selon la règle de conception Clearance applicable. Si l’option Add clearance cutout est également activée, le polygone sera alors en retrait du net blindé selon le paramètre Distance dans la boîte de dialogue Add Shielding to Net . Passez le curseur sur l’image ci-dessous pour voir la différence.
Pour simplifier le travail avec un réseau de vias de stitching/blindage, les deux types sont automatiquement regroupés dans une union. Les unions sont gérées via le panneau PCB.
Sélection à l’aide du panneau PCB
Pour sélectionner le réseau, basculez le panneau PCB en mode Unions et sélectionnez l’union Via Stitching ou Via Shielding requise. Tous les vias faisant partie de ce réseau seront sélectionnés si la case Select est activée dans le panneau (comme illustré dans l’image ci-dessous). Vous pouvez également double-cliquer sur n’importe quel via du réseau pour ouvrir le panneau Properties et modifier le réseau.
Utilisez le panneau PCB en mode Unions pour sélectionner tous les vias d’un réseau de stitching ou de blindage. Dans cette image, les quatre unions de blindage par vias sont sélectionnées.
Comportement de sélection :
Un via individuel de stitching/blindage peut être sélectionné et supprimé.
Si l’option Popup Selection Dialog est activée dans Preferences ( ), cliquer sur un via individuel appartenant à une union affichera une liste incluant l’union, comme illustré dans l’image ci-dessus. Lorsqu’une union est sélectionnée, cette union de vias peut être supprimée dans l’espace de travail, ou modifiée dans le panneau Properties .
Si la boîte de dialogue Popup Selection n’est pas activée, alors cliquer sur un via individuel appartenant à une union se comportera de la manière suivante :
Le premier clic sélectionnera le via individuel.
Le deuxième clic et les clics suivants sélectionneront l’objet suivant dans l’ordre de sélection utilisé lorsqu’il y a des objets superposés : par exemple, composant, polygone, union de vias (si ces objets se trouvent sous le curseur).
Sinon, après que le premier clic a sélectionné le via individuel, appuyez sur le raccourci Shift+Tab Select Overlapping . Continuez à appuyer sur Shift+Tab
Une union de stitching contrainte à une zone peut être sélectionnée en faisant glisser une fenêtre de sélection englobante autour de n’importe quel via de l’union (glisser de gauche à droite), comme démontré dans l’animation de la section Modifying a User-Defined Via Stitching Area de cette page.
Les propriétés d’un ensemble de vias de stitching ou de blindage peuvent être modifiées une fois celui-ci sélectionné, dans le mode Via Stitching ou Via Shielding du panneau Properties . Double-cliquez sur n’importe quel via de l’ensemble pour ouvrir le panneau.
Exemple de modification effectuée sur des vias de stitching dans le panneau Properties .
Après avoir modifié une propriété dans le panneau et appuyé sur Enter Changes pending et les boutons apparaissent en haut du panneau. Cliquez sur Apply pour terminer votre modification.
Pour des informations sur tous les aspects de la conception de PCB, consultez le site Printed Circuit Design and Fab Magazine . Ce site constitue une excellente ressource sur des sujets techniques, tels que le rôle d’une « via fence » (incluez les guillemets pour améliorer la qualité des résultats de recherche).
Article Wikipédia, Via Fence
Studies on Via Coupling on Multilayer Printed Circuit Boards
Un article présentant les principes de base de la propagation des ondes électromagnétiques dans une structure de PCB - Best practice in circuit board design
Un forum de discussion où la question Via fences for noise reduction of a chip antenna?
PCB design and layout techniques for lowest-cost EMC compliance, and signal integrity : M K Armstrong. EMC Standards, août 1999.
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