Comment les vias aveugles, enterrées et traversantes peuvent impacter votre conception de PCB

Quand j'étais petit, j'étais obsédé par tout ce qui concernait Super Mario, mais honnêtement, qui ne l'était pas. Plus précisément, j'étais accro à la version old school de la Super Nintendo. Sauter de plateforme en plateforme, lancer des carapaces de tortues pixélisées, sauver des princesses… quelle vie. L'un des meilleurs, bien que le plus étrange, des jeux, sans aucun doute, était de se faufiler dans et hors de ces petits tubes verts qui semblaient être partout. Qui les avait fabriqués ? Pourquoi étaient-ils même là ?

Assez étrangement, et presque toute une enfance plus tard, je me suis retrouvé à fixer un circuit imprimé en me posant exactement les mêmes questions. Un petit trou menant apparemment nulle part était littéralement éparpillé partout sur le plan de masse et le masque de soudure. Entrez les vias aveugles, enterrées et traversantes.

Alors que nous continuons notre chemin en discutant du fait que le monde force nos conceptions dans des espaces de plus en plus petits (même histoire, différent jour), nous continuons à apprendre de nouvelles avancées technologiques et de fabrication excitantes qui nous permettent de répondre à ces exigences mondiales. De l'empilement de cartes multicouches (compte élevé de couches) aux changements de facteurs de forme, nous allons pousser l'enveloppe plus loin en introduisant des vias aveugles et enterrées, ainsi que les vias traversantes.

Vias aveugles et enterrées : Un avantage ou un piège ?

Partir à la découverte de l'endroit où chaque tube vert menait sans savoir dans quelle salle secrète vous alliez finir était la moitié du plaisir, n'est-ce pas ? N'ayez crainte, bien que le but de Super Mario était de vous faire deviner de tube vert en tube vert, concevoir votre PCB HDI est (espérons-le) exactement l'opposé. Nous devrions savoir exactement où et pourquoi vous placez des trous partout sur votre PCB sans avoir à consulter un épais livre de stratégie.

Les vias sont des trous qui sont percés à travers les pistes d'une couche de PCB dans le seul but de se connecter à une autre piste sur une autre couche. Ils sont souvent présents dans les PCB multicouches qui nécessitent que chaque couche soit connectée d'une manière ou d'une autre.

Il existe trois versions distinctes de vias qui peuvent être incorporées dans tout circuit imprimé multicouche (vias aveugles et enterrés, et vias traversants) :

• Vias Aveugles : Ils connectent une couche extérieure du circuit imprimé à une couche intérieure du PCB mais ne vont pas plus loin. Donc, si nous avons un PCB à quatre couches, les deux premières couches auront des trous percés à travers les pistes, mais pas la troisième ou la quatrième.
• Vias enterrés : Ils connectent deux couches internes ou plus entre elles. Encore une fois, dans notre PCB à quatre couches, la deuxième et la troisième couche seront percées et connectées, tandis que les couches externes, la première et la quatrième, ne montreront aucun trou et sembleront simplement être un endroit vide sur la carte.
• Vias traversants : Comme vous l'avez peut-être maintenant déchiffré, ils sont littéralement percés ‘à travers’ toute la carte, connectant la première et la quatrième couche externe ensemble (ou d'autres combinaisons de connexion des quatre couches ensemble).

Une bonne compréhension des vias encourage la croissance de votre conception

Apparemment sans importance pour la mission globale de sauver la princesse, il semblait n'y avoir aucun avantage à ces tubes verts autre que le fait qu'il était oh combien satisfaisant d'entrer et de sortir. Les vias, en revanche, jouent des rôles cruciaux dans les PCB multicouches.

Souvent, et encore à cette époque où le plus petit est le mieux, nous sommes confrontés à la tâche de préserver autant d'espace que possible. Avec les vias, nous sommes en théorie désormais capables de contourner tout le routage de pistes volant de l'espace sur la couche supérieure (où se trouvent également tous nos composants) et de router tout ce qui est nécessaire au sein de notre deuxième, troisième, voire quatrième couche. Cela peut être une aubaine pour certains concepteurs à la recherche de techniques pour économiser de l'espace.

Un autre avantage que vous obtiendrez en intégrant des vias aveugles, enterrés ou traversants à votre carte est une capacité parasitaire réduite entre les pistes, ce qui pourrait autrement semer la pagaille dans votre conception. Cette réduction de la capacité parasitaire est due à des améliorations réalisées en raccourcissant les pistes. Bien que cela ne soit pas nécessairement une raison principale, si conçu correctement, vous bénéficierez certainement de l'ajout de vias à la conception.

Autres considérations avant l'application des vias

Bien que vous puissiez être impatient de savoir où signer, retenez vos chevaux, car il y a quelques inconvénients à incorporer des vias dans votre conception (pourquoi doit-il toujours y avoir des inconvénients ?!).

Les vias et les cartes multicouches vont de pair, et lorsqu'il s'agit de travailler sur plus d'une carte, les considérations de coût doivent être prises en compte. Cela inclut le perçage des trous des vias à travers non pas une, mais deux, trois, voire quatre cartes au même endroit précis. Si de légères erreurs de tolérance surviennent dans le processus de perçage et d'empilage, la carte peut tout aussi bien être considérée comme inutilisable.

Pour pallier cela, les fabricants doivent régler leurs machines et leurs tolérances à des fractions de millimètres, ce qui, bien sûr, ajoutera des coûts considérables au processus de fabrication et d'assemblage. Comme toujours, assurez-vous de contacter vos fabricant(s) le plus tôt possible afin de connaître leurs limitations et capacités avant de vous engager trop profondément dans le labyrinthe des vias (ou tube vert, selon votre préférence).

Les vias sont-ils adaptés à votre conception ?

Cette avancée dans la conception de PCB n'est pas à la pointe de la technologie, ni de la science-fusée, mais une attention particulière doit être accordée si vous envisagez de vous lancer dans cette voie. La complexité qu'ils peuvent ajouter, le coût et les défis globaux de mise en œuvre pourraient en décourager plus d'un. Cependant, si elle est correctement mise en œuvre, vous bénéficierez d'une quantité incommensurable d'espace économisé, d'une capacité parasitaire réduite et d'une carte d'aspect général impressionnant inspirée de Super Mario.

Avec une nouvelle compréhension de ce que sont les vias, comment ils peuvent aider dans les conceptions, et les inconvénients naturels de ceux-ci, avez-vous déterminé s'ils pourraient être adaptés pour vous ? Sinon, il y aura toujours quelque chose qui vous conviendra : un logiciel de conception de PCB robuste. Votre méthodologie de conception devrait être aussi fluide que Super Mario Odyssey par rapport à Super Mario World, et Altium Designer^® peut vous aider à avancer avec un environnement de conception unifié et intuitif.

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