Les conséquences de la complexité et de la miniaturisation des PCB

Depuis les premiers jours de leur création, la tendance de miniaturisation des PCB pousse les circuits électroniques à devenir plus petits, plus rapides et plus efficaces. Mais lorsque vous essayez de caser plus de composants, de broches et de connexions dans une carte encore plus petite, vous avez des problèmes. Ces défis comprennent la chaleur, les branchements des boîtiers à billes et la taille elle-même de la carte – comment allez-vous donc faire entrer votre carte dans ce petit boîtier à la forme bizarre

Voici quelques statistiques rapides :

• La surface des cartes n'a quasiment pas changé, tandis que le nombre de fils par centimètre carré a triplé au cours des 10 dernières années.
• Le nombre moyen de composants a quadruplé en 15 ans, tandis que le nombre moyen de fils par pièce a été divisé par 4 ou 5.
• Le nombre de broches par circuit imprimé a triplé et le nombre de connexions entre broches a doublé.

Avec de telles augmentations dont le rythme ne risque pas de ralentir de sitôt, il est important de comprendre comment aborder ces questions dès la conception. Concentrons-nous sur deux problèmes dans cet article, comme le routage d'une matrice à billes avec de nombreuses broches et d'un circuit imprimé HDI.

Branchement de matrice à billes

Pour nombre d'entre nous, la planification et le routage manuels d'une matrice à billes peut prendre plusieurs jours. De plus, si le plan n'est pas efficace, il peut être nécessaire de rajouter des couches, ce qui fait augmenter les coûts, or, tout le monde le sais, le budget n'est malheureusement pas extensible. De nos jours, les pastilles de capture de via sont souvent placées en diagonale. Je suis sûr que vous avez vu cela dans ce que nous appelons une sortance en os de chien. 

_{Miniaturisation des PCB : Sortance en os de chien}

Mais de plus en plus souvent, nous constatons que la sortance en os de chien n'est pas toujours possible, à cause du petit pas entre les broches qui ne permet pas d'ajouter ces vias. Dans le cas de telles matrices à billes, nous devons utiliser la méthode de via dans la pastille pour pouvoir effectuer le branchement. C'est-à-dire que le via est directement relié à la pastille, afin de permettre le routage du signal dans une autre couche. 

Augmenter la densité avec la HDI de vos PCB

Une autre chose qu'il faut surveiller, vu que la taille de vos conceptions va continuer à diminuer, c'est la façon dont vous allez faire entrer plus de composants, de traces et en général de complexités, sur un circuit imprimé plus petit sans ajouter de couches supplémentaires. Une méthode pour résoudre ce problème consiste à utiliser des circuits imprimés à interconnexion haute densité (HDI). 

_{Carte HDI pour PCB, avec l'aimable autorisation de flygold circuit}

Les cartes HDI sont des cartes de circuit imprimé ayant une densité plus élevée de pistes et de pastilles par rapport aux cartes « normales ». Elles possèdent souvent des vias aveugles et enterrés et des micro-vias. Tout est plus petit sur ces cartes, les traces, l'espacement, les pastilles de capture, etc. L'avantage des cartes HDI pour les PCB ce sont leur taille et leur poids, qui leur permettent de booster les performances électriques du circuit. Mais elles possèdent des inconvénients dont vous devez être conscient. En effet, les composants sont plus petits tout comme l'espacement qui les sépare. 

Relever les défis du routage

La miniaturisation de PCB, de circuits intégrés ou de transistors, est source de nombreux défis. Mais les défis ne sont pas quelque chose qu'il faut éviter, il faut les relever, parce que chaque nouveau défi génère de nouvelles solutions innovantes. Pour en savoir plus sur les difficultés qui pèsent sur les routages des circuits imprimés modernes et les solutions, consultez ce livre blanc.