Maîtriser les Vias PCB : 9 Conseils d'Expert pour une Connectivité Intercouches Optimale

Un Via PCB est un cylindre de cuivre reliant pads, pistes et polygones sur deux couches par connectivité thermique ou électrique. Il permet le passage et la distribution de l'énergie thermique et électrique entre couches.

Plus une couche doit transmettre d'énergie, plus elle nécessite de vias. La conception et le développement des vias PCB sont donc critiques.

Tout concepteur PCB doit connaître les types de vias, leurs effets sur la carte, et quand les utiliser. Voici 9 conseils pour le meilleur design PCB.

Options de Via

Trois types principaux : Via Aveugle, Via Enterré, Via Traversant.

1. Via Aveugle (Blind Via) : entre couche externe et interne, les reliant.
2. Via Enterré (Buried Via) : entre deux couches internes, les reliant.
3. Via Traversant (Through Via) : entre deux couches externes, les reliant.

Autres types :

1. Micro Via : option complexe pour connectivité à longueur variable en interconnexion haute densité.
2. Via-in-pad : option la plus complexe entre deux surfaces externes ou entre externe et interne, pour router des composants à pas exceptionnel.

Quel Type Choisir ?

Les vias traversants suffisent pour PCB bicouches. Pour PCB complexes, envisagez vias enterrés et aveugles. Le via traversant est le plus rentable et fiable ; le via enterré est le plus cher et le moins sûr, avec des problèmes de fiabilité et de débogage difficiles.

Certains fabricants utilisent des vias traversants au lieu de vias aveugles pour économiser, mais cela crée des trous inutiles interférant avec d'autres connexions internes. Le via aveugle ne crée des trous qu'entre les deux couches connectées.

Évaluez toutes les options pour votre design et choisissez la meilleure.

Quelle Taille pour les Vias ?

Gardez tous les vias de même taille sur votre PCB. Des tailles différentes impliquent des forets différents. Chaque fabricant a ses diamètres de perçage minimaux et peut refuser votre travail si votre choix dépasse ses capacités.

Un via trop grand consomme de l'espace routable et complique le routage, renchérissant la fabrication. Un via plus petit que le diamètre minimal préféré du fabricant complique son travail et augmente vos coûts. Visez une taille supérieure ou égale au diamètre minimal préféré par de nombreux fabricants pour ne pas dépendre d'un seul.

Si vous avez un fabricant préféré, demandez-lui sa taille de perçage minimale préférée ou consultez la section capacités de son site web.

Beaucoup de petits vias conviennent à de nombreuses cartes, mais pas de gros vias placés après toute la conduction thermique. Le problème : toute la carte échoue si le gros via unique lâche.

Remplissage Conductif ou Époxy Non-Conductif ?

Le remplissage non-conductif est plus rentable et suffit pour la plupart des routages de signaux PCB. L'époxy non-conductif est préférable dans la plupart des cas. Contrairement au remplissage conductif, il empêche la fracture et la défaillance de la carte, se contractant et se dilatant avec le refroidissement et le chauffage du PCB.

Le remplissage conductif est préférable pour les vias thermiques quand la conductivité thermique est primordiale, l'époxy non-conductif interférant avec la conductivité thermique inter-couches. Malgré son nom, un remplissage époxy non-conductif peut transmettre l'énergie électrique via sa surface cuivrée sans interférence.

Minimisez l'Usage de Vias Empilés pour le Routage Interne

Le via empilé (Stacked Via) remplace le via aveugle quand un problème de routage rend la lamination séquentielle impossible. Des problèmes de lamination ultérieure surviennent si la couche de terminaison d'un via aveugle se trouve là où un autre via aveugle ou enterré est situé.

L'avantage : plus d'espace de routage en empilant plusieurs vias. Mais empiler différents vias au même endroit affaiblit cette zone et risque la défaillance de la carte.

Limitez l'usage de vias empilés pour le routage interne car leur fabrication demande bien plus de précision que les autres options.

Quand Utiliser Vias Aveugles et Enterrés dans Mon Design

Le routage (cheminement des fils) suit l'étape de placement des composants actifs dans l'assemblage PCB ou CI. Il connecte tous les composants actifs par des fils.

Un design PCB haute vitesse est influencé par les caractéristiques physiques : connexions, agencement composants, boîtier. Ces caractéristiques influencent l'intégrité du signal haute vitesse.

Utilisez vias aveugles ou enterrés pour router des PCB à signaux haute vitesse (ex: HDMI). Ainsi, l'intégrité des signaux et connexions est mieux protégée.

Conseils pour Vias Obturés (Tented Via)

Certains vias n'atteignent pas la surface du PCB (ex: vias enterrés). D'autres l'atteignent (ex: vias traversants). Ceux atteignant la surface sont soit fermés, soit ouverts. Les vias fermés sont dits obturés (tented).

Quand les fabricants recouvrent les trous de via de soudure pour réduire les pads exposés, on obtient un via obturé.

Assurez-vous que votre via obturé soit aussi plat que possible pour éviter l'effet tombstone (composant qui se redresse) ou les ponts de soudure. Situation où des composants actifs se séparent lors du brasage.

Conseils pour Via-in-Pad

Le via-in-pad est difficile à router, plus long et plus cher. Mais il a des avantages : utile sous contrainte de taille de carte, restriction d'options de routage, ou limitation des points de connexion sur les composants. Idéal pour BGA (Ball Grid Array) et CSP (Chip Scale Package).

Choisissez toujours l'option la moins complexe répondant à vos besoins. Faites du via-in-pad votre dernier recours. Considérez : besoins PCB, fiabilité, intégrité du signal, fabricabilité.

Choisissez un Fabricant Capable de Réaliser Votre Design PCB

De nombreux points entrent en jeu : exigences de taille, besoins PCB, complexité. Votre choix de fabricant déterminera la réussite du projet.

Étudiez les capacités des fabricants potentiels. Comparez les coûts. Choisissez celui qui réalisera votre design dans les délais et le budget.

Conclusion

Sélectionner le meilleur via PCB peut sembler intimidant, mais tout concepteur trouve la solution en suivant ces neuf conseils.

Pas d'inquiétude si vous achetez chez WellPCB. Nous connaissons toutes les règles et astuces pour les meilleurs vias PCB adaptés à vos besoins. Contactez WellPCB.