Qu’est-ce qu’un via dans une pastille ?#
Les appareils électroniques deviennent plus petits, plus complexes et plus riches en fonctions. Les PCB doivent donc offrir une densité d’interconnexion croissante. Le via-in-pad, ou via dans une pastille, répond à ce besoin.
Le via est placé directement dans la pastille de montage du composant et la relie aux couches internes. Il n’est plus nécessaire de faire sortir une piste de la pastille pour rejoindre un via situé à côté.
Le remplissage des vias dans les pastilles
Les vias sont généralement remplis d’époxy non conducteur, obturés puis recouverts par métallisation. Cette opération empêche la brasure de s’écouler dans le trou et de dégrader le joint. Un remplissage complet et maîtrisé limite les vides et favorise une métallisation uniforme. Il se distingue du tenting, qui consiste simplement à recouvrir l’ouverture avec du vernis épargne.
Les points à vérifier lors de la conception
Les dimensions du via doivent tenir compte de la résistance et de la capacité parasite. Son emplacement influe sur les interférences et les réflexions ; la couronne annulaire doit préserver les connexions électriques et thermiques. Le vernis épargne et le traitement du trou doivent également être adaptés au procédé de fabrication pour éviter les pertes de brasure, les vides ou les billes de soudure.
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Quand employer le via-in-pad#
Le via-in-pad n’est pas systématiquement le meilleur choix. Il mérite d’être étudié dans les situations suivantes :
Augmenter la densité#
Il permet de mieux exploiter une surface limitée pour placer les composants et router les pistes. Le via intégré à la pastille libère l’espace qu’occuperait un via séparé et dégage des canaux de routage.
Améliorer l’évacuation de la chaleur#
Il peut créer un chemin thermique direct entre un composant fortement dissipatif, tel qu’un composant de puissance, et un plan de cuivre.
Améliorer la liaison électrique#
La liaison courte entre le composant et les couches internes peut constituer un chemin à faible impédance.
Travailler à haute fréquence#
Dans les circuits haute fréquence, le via-in-pad peut aider à maîtriser l’impédance de la connexion et l’intégrité du signal.
Ces avantages s’accompagnent d’une fabrication plus complexe, d’un coût supérieur et de contraintes thermiques à évaluer. Le choix dépend donc des exigences et des limites propres au projet.
Définir les options de fabrication#
Le via-in-pad raccourcit le routage de sortie des BGA à pas fin. Un via ouvert peut toutefois absorber la brasure du joint. Les dossiers de production précisent donc souvent le remplissage, la planarisation et le recouvrement de cuivre afin d’obtenir une pastille correctement brasable.
- Définir le type de via, le diamètre fini, la matière de remplissage, la planarisation et le cuivre de recouvrement.
- Confirmer s’il s’agit d’une structure de type VII selon IPC-4761 ou d’une autre construction convenue.
- Coordonner la profondeur et l’empilage des microvias avec le procédé qualifié de lamination séquentielle.
- Maîtriser la planéité pour les BGA et les composants à terminaisons inférieures.
- Adapter les critères d’acceptation par rayons X et coupe micrographique au risque du produit.
Questions fréquentes#
Tous les vias dans les pastilles doivent-ils être remplis ?
Non. Les pastilles exposées à la brasure nécessitent toutefois généralement un remplissage et un recouvrement pour éviter les pertes de brasure et les vides. Les plages thermiques peuvent utiliser d’autres configurations validées.
Le via-in-pad permet-il de réduire la taille du PCB ?
Oui. Il libère des canaux de routage et peut améliorer les chemins rapides ou thermiques, mais augmente le coût et les exigences de maîtrise du procédé.
Peut-on empiler les microvias ?
Oui, à condition de qualifier le procédé chez le fabricant et d’évaluer la fiabilité. Des microvias décalés peuvent réduire le risque lorsque le routage le permet.