Un domaine de compétence essentiel à la conception d'un PCB : Les vias

Aujourd’hui les vias font parties intégrantes de n’importe quelle carte électronique vendue dans le monde. De plus en plus présents et de plus en plus complexes, ils permettent l’existence même de certains composants hautement techniques comme les BGAs.

Un véritable savoir-faire qui s’étale sur deux familles de vias :

• Les vias mécaniques
• Les vias laser

LES VIAS MECANIQUES

Les vias mécaniques sont eux-mêmes séparés en 4 catégories nommément les vias traversants (1), enterrés (2), vias avec backdrilling (3) et les vias borgnes un équivalent aux microvias qui sera abordé juste après (4).

Le via le plus basique et de ce fait le plus fréquent et le moins onéreux, est le via traversant. Fabriqué à partir de perçage par un simple foret puis d’une métallisation, il est hautement dépendant de la qualité de l’outillage. Il faut respecter quelques règles lors de la conception du routage :

• Observer un ratio de 1/12 entre l’épaisseur totale du PCB et le diamètre de l’outil de perçage, cette valeur peut dépendre des capacités du fabricant de PCB.
• Respecter une distance de 0.35 mm entre 2 perçages adjacents (épaisseur de matière restante).
• Prendre en compte l’épaisseur de métallisation, le perçage sera réalisé avec la règle suivante : Diamètre perçage = diamètre trou fini (diamètre en CAO) + 0.1 mm
• Appliquer les valeurs de largeur de pistes min. aux anneaux de cuivre des vias en tenant compte du diamètre de perçage.

Exemple :  Pastille 0.3 mm, Trous fini 0.15 mm. Le perçage sera fait avec un outil de 0.25mm, l’anneau de cuivre résiduel avant métallisation sera de 25 µm. Ce via n’est pas fabricable.

Aujourd'hui, il existe aussi une option de plus en plus standard : le bouchage de vias. Cette technique rend possible l’utilisation des vias in Pad, permettant ainsi de densifier les cartes en évitant d’avoir la surface des vias empêchant la pose de composants. De plus, cela permet de pouvoir utiliser certains composants à pas fin sans avoir recours à des vias lasers et enfin leurs dernières utilisations sont pour la création de vias thermiques sur les power pad des composants.

La technologie proposée par EMSFACTORY est nommée “Filled and Capped”. Les vias sont bouchés avec de la résine puis la surface est remétallisée suivant l’IPC-4761 Type VII.

LES VIAS LASER

Il existe des vias de plus en plus utilisés, notamment dans le cadre des cartes à haute densité, dénommés les vias lasers.

Ces vias ont permis l’apparition de microvias d’un diamètre inférieur ou égal à 100µm. On y retrouve les vias borgnes (1), les vias empilés/décalés ou les staggered vias (2(a) et 2(b)), les vias empilés ou stacked via (3).

Les perçages lasers ne permettent pas de réaliser des perçages très profonds : 110µm max. à cause du phénomène de cône du laser (4). Il permet de pouvoir réaliser des perçages dans la matière prepreg et ainsi réaliser des circuits de plusieurs couches avec des épaisseurs fines.

Il existe également de multiples variantes combinant ces diverses méthodes permettant ainsi une utilisation dans toutes les configurations possibles de PCBs avec des stackups standards ou hors standards.

Voici une coupe réalisée par notre partenaire Würth Elektronik illustrant les propos :

Les vias, bien qu’au cœur des conceptions de cartes électroniques, sont bien souvent délaissés et pauvrement adaptés à l’utilisation suscitant leurs créations. Correctement placés, ils peuvent également contribuer au “blindage” de signaux RF, à l’uniformisation de certaines tensions et bien d’autres.

N’hésitez pas à solliciter les équipes techniques d’EMSFACTORY qui sont là pour vous apporter leur support et leurs connaissances en PCB, industrialisation et PCB Design.