Un via PCB est un petit trou percé utilisé pour connecter électriquement différents Couches de PCB, permettant le transfert de signaux et de puissance entre eux. Les PCB étant de plus en plus miniaturisés et les conceptions de plus en plus complexes, il est essentiel de choisir le bon via pour circuit imprimé. Ce blog explore cinq types courants de vias pour PCB et les facteurs à prendre en compte lors de la sélection, et aide les ingénieurs et les concepteurs à prendre des décisions éclairées.
5 Commun Types d' PCB Routes
Nous présentons ici cinq types de vias PCB adaptés à différentes exigences de conception.
À travers le trou Vias
Les vias traversants pénètrent de la couche supérieure à la couche inférieure sur toute la longueur du PCB. Ces vias de circuits imprimés sont généralement utilisés dans les trous de montage des composants ou les interconnexions internes. La production est simple car ils ne nécessitent pas de contrôle précis de la profondeur lors du perçage du PCB.
Les vias traversants présentent certains avantages :
Connectivité forte : Les trous traversants créent un lien électrique et mécanique solide entre les couches du PCB.
Meilleure gestion de la chaleur : Leur structure contribue à la gestion de la chaleur via une transmission efficace de la chaleur.
Refonte et test de l'accès : Grâce à l'accès via ce PCB des deux côtés de la carte, la retouche et les tests seraient plus simples.
Mais ils présentent également quelques inconvénients :
Taille de perçage plus grande : La taille minimale de perçage d'un trou traversant est généralement plus grande que celle des autres trous traversants, ce qui limite la densité.
Utilisation de l'espace : Les vias traversants occupent de l'espace sur toutes les couches, réduisant ainsi l'espace disponible pour le routage.
Problèmes d'intégrité du signal : Ils agissent comme des stubs à haute fréquence, réfléchissant les signaux.
Aveugle Vias
Les vias borgnes relient une couche externe du PCB (couche supérieure ou inférieure) à au moins une ou plusieurs couches internes, mais ne traversent pas complètement la totalité du circuit imprimé. Par rapport aux vias traversants, ces vias PCB ne sont exposés que sur un côté du circuit imprimé. Les vias borgnes sont difficiles à fabriquer en raison de la nécessité de contrôler précisément la profondeur du trou. Ils sont généralement créés à l'aide d'un perçage au laser ou d'un perçage à profondeur contrôlée, puis la galvanoplastie est utilisée pour créer la connexion électrique.
Les vias borgnes offrent des avantages significatifs dans la conception à haute densité :
Utilisation efficace de l'espace : Les vias borgnes n'occupent pas d'espace sur toutes les couches du PCB, libérant ainsi de l'espace pour des traces et des composants PCB supplémentaires.
Nombre de couches et coût réduits: Pour les circuits imprimés complexes, les vias borgnes peuvent réduire le nombre total de couches et diminuer le coût global de production des circuits imprimés.
Performances haute fréquence améliorées : Des longueurs de via PCB plus courtes améliorent les performances haute fréquence en réduisant l'inductance et la capacité parasites.
Flexibilité dans la conception : Les connexions couche à couche peuvent être optimisées par les concepteurs de PCB sans affecter l'ensemble de l'empilement.
Enterré Vias
Les vias enterrés relient au moins deux couches internes dans un PCB multicouche et ne sont pas visibles sur les couches extérieures. Ils nécessitent un placage interne avant d'appliquer les deux couches extérieures sur la carte. Ce via PCB peut être utilisé pour former des connexions directes entre des couches intérieures spécifiques, offrant aux concepteurs une plus grande flexibilité de conception pour les circuits complexes.
Les vias enterrés présentent des avantages remarquables :
Intégrité améliorée du signal: Les vias enterrés créent des chemins plus directs et plus courts entre les couches internes, ce qui minimise les réflexions du signal et réduit la diaphonie, particulièrement importante dans les conceptions à grande vitesse.
Conformité CEM améliorée: Les propriétés internes des vias enterrés contribuent à supprimer les émissions électromagnétiques, améliorant ainsi la conformité CEM globale.
Utilisation optimisée de l'espace: Les vias enterrés libèrent davantage de surface de disposition en réduisant l'occupation de l'espace de la surface et de la couche interne, permettant au circuit imprimé d'accueillir des composants à plus haute densité tout en optimisant le routage.
Bien que les avantages soient nombreux, la réalisation d'une via enterrée présente également certaines limites :
Stratification séquentielle : Le perçage et le placage de chaque ensemble de vias enterrés doivent être effectués séparément, puis des couches supplémentaires doivent être laminées. Chaque ensemble supplémentaire de vias enterrés augmente le temps de production et la complexité du processus.
Alignement précis et contrôle de laminage : Les vias enterrés doivent conserver des positions précises à différentes étapes de laminage, sinon des erreurs de connexion du signal peuvent se produire. Par conséquent, des techniques d'alignement de haute précision et un contrôle du retrait et du décalage de laminage sont nécessaires pendant la fabrication.
Exigences en matière d’inspection avancée : Les vias enterrés sont recouverts de la couche interne, donc un équipement d'inspection haut de gamme tel que l'inspection aux rayons X est nécessaire pour inspecter leur forme, leur remplissage et l'intégrité de leur connexion.
Microvias
Les microvias sont de petits vias, généralement de moins de 150 microns de diamètre, avec un rapport hauteur/largeur idéal de 0.75:1 (rapport diamètre/profondeur) et une profondeur ne dépassant pas 0.25 mm. Les microvias sont couramment utilisés dans les circuits imprimés multicouches complexes pour connecter les couches internes adjacentes ou les couches de surface aux couches internes. Les microvias permettent des conceptions de circuits imprimés plus denses et plus complexes, ce qui est très important dans les conceptions HDI. Ces vias sur la carte jouent un rôle important dans la miniaturisation des circuits imprimés, ce qui est crucial pour les appareils portables, les smartphones et les appareils IoT. Voici trois types courants de microvias :
Vias empilés sont des microvias empilés verticalement en couches les unes sur les autres, créant l'interconnexion entre trois couches conductrices ou plus.
Sauter les vias créer des liens entre des couches non adjacentes en sautant une ou plusieurs couches, réduisant ainsi le routage dans les conceptions d'interconnexions haute densité complexes.
Vias décalés impliquent le placement de microvias à des emplacements quelque peu décalés entre les couches, par rapport à leur empilement direct verticalement comme des vias empilés.
Via-in-pad
Le via-in-pad est placé directement dans le pad métallique d'un composant monté en surface, comme les BGA à pas fin, et est particulièrement utile dans les conceptions à haute densité. Cela permet une connexion plus directe entre les composants et le PCB, réduisant ainsi la longueur des traces, améliorant l'intégrité du signal et améliorant la gestion thermique. Le via-in-pad peut économiser de l'espace et simplifier le routage des signaux critiques, mais il pose des difficultés de soudure et des problèmes potentiels de fiabilité.
Facteurs clés à considérer lorsque Choisir le Approprié PCB Via
Lors de la sélection du PCB adapté au projet, il est essentiel de prendre en compte les 6 facteurs ci-dessous pour garantir des performances, une fiabilité et une fabricabilité optimales du PCB.
Via Type
La sélection du bon type de via est essentielle pour obtenir une connectivité intercouche optimale. Les vias traversants conviennent aux conceptions relativement simples, tandis que les vias borgnes et enterrés améliorent la flexibilité du routage dans les circuits imprimés multicouches et les microvias sont idéales pour PCB HDILe type de via PCB dépend de la complexité du PCB, des exigences de signal, de la fabricabilité et des besoins du projet.
via la taille
La taille des vias PCB varie généralement en fonction des exigences de conception des PCB et des capacités du fabricant. Les vias plus petits permettent des conceptions à plus haute densité mais augmentent la complexité et le coût de fabrication. Les vias plus grands ont une meilleure conductivité thermique et électrique, mais occupent plus d'espace. Un compromis entre la taille des vias et les exigences de conception des PCB (c'est-à-dire la capacité de transport de courant et la densité de routage) est essentiel pour obtenir un PCB durable et efficace.
Via Tolerance
La tolérance de la carte de circuit imprimé détermine l'écart acceptable dans la taille des trous. Les fabricants de PCB fournissent généralement des directives internes qui recommandent une plage de tolérance pour la taille des trous en fonction de leur processus de production, de la précision de l'équipement, des propriétés des matériaux, etc.
Prendre en charge la Des Technologie
Les vias borgnes et enterrés doivent être fabriqués à l'aide d'un processus de laminage séquentiel, la conception de l'empilement de circuits imprimés est donc essentielle. Au cours de la phase de conception, une communication étroite doit être établie avec le fabricant de circuits imprimés pour concevoir rationnellement l'empilement de circuits imprimés et sélectionner la technologie appropriée pour améliorer la qualité et la fabricabilité des circuits imprimés.
IPC Glignes directrices
Lors de la conception d'un PCB via, il est important de suivre IPC normes, qui incluent des réglementations clés telles que l'espacement des vias. Les directives de conception IPC de classe 2, de classe 3, de classe 3DS et militaires sont particulièrement cruciales, et différents niveaux IPC sont appropriés pour différents scénarios d'application.
Bague annulaire
La bague annulaire est un anneau en cuivre entourant le via, et sa taille affecte directement la fiabilité et les performances du via. Compte tenu des facteurs de tolérance tels que la dilatation ou la contraction du matériau et l'écart de position du foret, la bague annulaire doit conserver une surface de cuivre suffisante pour assurer une connexion électrique stable avec la trace sur une couche spécifique avant le placage du via PCB. Les classes 2 et 3 de l'IPC ont des exigences différentes pour les bagues annulaires, et la classe 3 nécessite un contrôle de tolérance plus strict pour garantir des connexions électriques stables dans les applications à haute fiabilité.
Typique Uses de Circuit imprimé Vias
Signal Rsortie
Les vias PCB sont couramment utilisés pour diriger les signaux entre les différentes couches PCB. Les vias traversants sont une solution adéquate pour la plupart des circuits imprimés. Les vias borgnes et enterrés peuvent être utilisés dans des conceptions plus denses où l'espace est réduit. Avec des vias de circuits imprimés correctement positionnés, les signaux peuvent être transmis efficacement sans interférence ni retard.
Échapper Rsortie
Les composants de la technologie de montage en surface de plus grande taille utilisent souvent des vias traversants pour le routage d'échappement ou de déploiement. Des vias borgnes ou des microvias sont parfois utilisés, et le via-in-pad est utilisé sur des boîtiers extrêmement denses comme les BGA à nombre de broches élevé.
Tuning Moteur Rsortie
Les vias PCB pour le réseau d'alimentation et de mise à la terre sont généralement limités à des vias traversants plus grands, car ils ont la capacité de conduire plus de courant. Les vias borgnes peuvent également être utilisés pour économiser de l'espace dans les conceptions à haute densité.
Points Vias
Ces vias PCB établissent plusieurs connexions à un plan et sont généralement mis en œuvre sous forme de trous traversants ou de trous borgnes. Par exemple, une zone de circuit sensible peut être entourée d'une bande métallique avec des vias placés stratégiquement la reliant au plan de masse pour le blindage EMI.
Thermique Vias
Les vias thermiques peuvent diffuser efficacement la chaleur générée par les composants à travers la couche plane de cuivre interne, empêcher la surchauffe locale et améliorer la fiabilité et la durée de vie des composants.
Points clés à retenir
Le via PCB a un impact direct sur les performances, la fiabilité et le coût de fabrication du circuit imprimé. Les concepteurs et les ingénieurs doivent considérer la sélection du via PCB comme une étape critique du processus de conception du PCB, car elle contribue de manière significative au succès du produit final. Lors du choix des vias de circuits imprimés, les exigences de l'application, la capacité du fabricant de PCB et les normes industrielles doivent être prises en compte pour faire le choix optimal.
