Qu'est-ce qu'un PCB Via ? Un guide ultime

Introduction

Dans le monde de l'ingénierie, en particulier dans la conception et la le processus de fabrication des cartes de circuits imprimés (PCB) multicouchesAvec le temps, le terme "via" s'est généralisé et est devenu essentiel. Un via, mot latin qui signifie "chemin", fait partie intégrante de la fonctionnalité des PCB. Plus précisément, il constitue le chemin qui permet la transmission des signaux électriques d'une couche à l'autre du circuit imprimé. 

Cependant, pour les non-initiés, le terme peut rester ambigu. La question qui subsiste est la suivante : que signifie exactement un via dans le cadre des circuits imprimés multicouches, et comment est-il exploité dans les conceptions ?

Dans cet article, nous nous proposons de lever le voile sur les complexités qui entourent les vias des circuits imprimés. Nous allons éplucher les couches de jargon technique, réfléchir à ce qu'ils sont, à leurs fonctions et aux multiples types disponibles.

 

Qu'est-ce qu'un Via ?

Qu'est-ce qu'un via ?

Un via est un petit trou percé à travers deux ou plusieurs couches adjacentes, permettant aux signaux et à l'énergie de circuler entre ces couches. Comme les circuits entre les couches d'un circuit imprimé multicouche sont indépendants, les vias sont essentiels pour établir des connexions entre les couches.

Les vias sont généralement classés en trois types en fonction de leur fonctionnalité : les vias aveugles, les vias enfouis et les vias traversants.

 

Types d'alvéoles

les types de trous d'interconnexion des circuits imprimés

Via aveugle

Dans le contexte de la conception des circuits imprimés, un "via aveugle" est un petit trou qui commence sur une surface de la carte - soit en haut, soit en bas - mais qui ne va pas jusqu'à l'autre côté. Au lieu de cela, il ne se connecte qu'à une ou plusieurs couches à l'intérieur de la carte. Par conséquent, vous ne pouvez voir et accéder à un via aveugle que depuis un côté du circuit imprimé, puisqu'il ne traverse pas entièrement la carte.

Dans la conception des circuits imprimés, les trous borgnes ont un usage unique et bénéfique. L'un de leurs principaux avantages est qu'ils créent de l'espace supplémentaire sur la carte car ils ne traversent pas toutes les couches. Cela peut s'avérer essentiel dans les conceptions compactes où l'espace est compté. C'est pourquoi ils sont souvent utilisés dans les assemblages de circuits très denses tels que les circuits imprimés BGA (Ball Grid Array) et HDI (High-Density Interconnect), où ils contribuent à obtenir une disposition plus compacte et plus efficace.

 

Enterré Via

Un "via enterré" est un type particulier de via utilisé dans la conception des cartes de circuits imprimés (PCB). Contrairement aux autres vias, il n'atteint ni la surface supérieure ni la surface inférieure. Au lieu de cela, il interconnecte au moins deux couches internes de la carte, ce qui le rend invisible depuis la couche externe. Cette nature de liaison vers l'intérieur des vias enterrés les rend complètement invisibles lorsque vous examinez le circuit imprimé de l'extérieur.

Les vias enterrés jouent un rôle essentiel car ils facilitent la connexion des signaux dans les couches internes d'un circuit imprimé. Cette conception peut conduire à une réduction des interférences de signaux, améliorant ainsi la fonctionnalité et la fiabilité globales du circuit imprimé. Étant donné qu'ils améliorent l'intégrité des signaux et présentent une disposition plus compacte, les vias enterrés deviennent particulièrement avantageux dans les circuits imprimés d'interconnexion à haute densité (HDI). 

Dans les conceptions de cartes aussi denses, où il est impératif d'économiser de l'espace et de maintenir des performances élevées, l'application des trous d'interconnexion enterrés devient exemplaire.

 

Trou de passage Via

Le "via à travers le trou" est le type de via le plus fréquemment utilisé dans la production de circuits imprimés (PCB). Il crée un lien entre les couches internes et externes du circuit imprimé. Contrairement à d'autres types de vias, tels que les vias aveugles et les vias enterrés, un via traversant traverse toute la carte. C'est la raison de son nom : il crée littéralement un "trou traversant".

Les trous traversants ont plusieurs fonctions importantes dans le cadre de la fabrication des circuits imprimés. En premier lieu, ils servent de canaux pour les interconnexions internes au sein de la carte, permettant ainsi aux signaux électriques et à l'énergie de circuler librement d'une couche à l'autre. 

En outre, ces vias peuvent également servir de trous de montage pour divers composants du circuit imprimé. Cette double fonctionnalité ajoute à leur prévalence générale dans la conception et la fabrication des circuits imprimés.

 

Via les processus de couverture

Il existe trois méthodes principales pour le recouvrement des vias : les vias avec tente, les vias non couverts et les vias bouchés avec masque de soudure.

 

Tenting Vias

Tenting vias

"L'encapsulation des vias est une technique utilisée dans la conception des circuits imprimés (PCB) pour isoler et protéger les vias. L'anneau annulaire (le segment visible du via entourant le trou) est recouvert d'une substance spéciale appelée masque de soudure. Ce masque de soudure fonctionne comme une barrière isolante, empêchant toute connexion électrique indésirable de se produire.

Cependant, pour obtenir un tenting efficace des vias, certains facteurs doivent être pris en compte. Tout d'abord, il est important que l'anneau annulaire soit complètement enveloppé par le masque de soudure. Un recouvrement partiel pourrait laisser les parties conductrices du vias exposées, ce qui risquerait d'entraîner un contact électrique accidentel. 

En outre, l'épaisseur du masque de soudure appliqué a également son importance. S'il est trop fin, il risque de ne pas fournir une isolation adéquate, ouvrant la voie à d'éventuels courts-circuits. Il faut donc veiller à ce que le masque de soudure soit suffisamment épais et complet pour que les vias soient bien emprisonnés et que le circuit soit protégé.

 

Vias non couverts

Vias non couverts

Choisir l'approche "vias non couverts" pour la conception de votre circuit imprimé (PCB) signifie décider de laisser le trou du via et son anneau environnant, également connu sous le nom d'anneau annulaire, exposés. Ils ne seront pas recouverts d'une couche de masque de soudure, qui agit généralement comme un isolant. Cette absence de masque de soudure laisse les vias ouverts et nus.

Ce choix de conception, bien qu'il puisse sembler hors du commun, a ses propres objectifs. Les vias découverts sont souvent mis en œuvre dans les cas où des signaux de mesure de débogage sont nécessaires, ce qui facilite l'accès et les tests. En outre, sans le revêtement isolant du masque de soudure, les vias exposés peuvent contribuer à améliorer la dissipation de la chaleur car ils offrent une plus grande surface. 

Cela peut être un avantage pour les circuits générant une chaleur importante. Malgré ces avantages, il est essentiel de se rappeler que les vias non couverts présentent un risque plus élevé de connexions électriques involontaires ou de courts-circuits, car le métal exposé peut entrer en contact avec des matériaux conducteurs involontaires.

 

Vias bouchés avec masque de soudure

Vias bouchés avec masque de soudure

L'utilisation de "vias bouchés avec masque de soudure" est une autre technique de conception de cartes de circuits imprimés (PCB) qui offre des avantages significatifs. Le processus consiste à remplir les trous d'interconnexion avec un type de masque de soudure, ce qui a pour effet de les "boucher" ou de les sceller. Ce choix de conception vise à améliorer la sécurité et l'efficacité de la carte pendant ses phases de fabrication et d'exploitation.

La principale raison d'appliquer des bouchons de masque de soudure sur les trous d'interconnexion est d'empêcher la formation de ce que l'on appelle des billes de soudure. Il s'agit de minuscules morceaux de soudure qui peuvent provoquer des courts-circuits au cours du processus de soudure à la vague, une méthode courante pour fixer les composants sur le circuit imprimé. En outre, le fait de boucher les vias avec un masque de soudure permet d'éliminer les résidus de flux dans le trou de passage, ce qui peut entraîner d'autres problèmes de fabrication et de performance. 

Cette approche tend à être une nécessité dans la conception des cartes qui comportent des réseaux à billes (BGA) ou des circuits intégrés (IC) en raison de la complexité et de la précision que ces types de composants requièrent. En scellant efficacement les vias à l'aide d'un masque de soudure, les concepteurs peuvent garantir un assemblage et un fonctionnement plus fluides et plus sûrs des circuits imprimés à haute densité.

 

Conclusion

Contrairement aux trous traversants, les trous borgnes et enterrés ne sont disponibles que sur les cartes comportant au moins quatre couches. L'utilisation de trous borgnes ou enterrés est un moyen efficace d'augmenter la densité des cartes multicouches, de réduire le nombre de couches et de minimiser les dimensions des cartes. Toutefois, les trous traversants sont plus faciles et moins coûteux à fabriquer, ce qui les rend plus courants dans la conception des circuits imprimés. Vous pouvez toujours vous tourner vers PCBPit pour obtenir de l'aide.

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