Augmentez la densité de vos composants et de vos pistes avec la technologie de via dans la pastille plaquée

J'ai ce système stéréo à quatre haut-parleurs avec un caisson de basses dans mon appartement que mes voisins adorent détester. Autant j'aime écouter de la musique sur cet appareil, autant je déteste le désordre des câbles audio qui se cachent derrière les haut-parleurs. La dernière fois que j'ai essayé de nettoyer derrière mon système, j'ai failli arracher certains des câbles audio. Si seulement organiser ma haute densité de câbles audio était aussi facile que de router les pistes sur une carte de circuit imprimé HDI.

Les vias aveugles et les vias enterrés sont importants dans les cartes multicouches car ils permettent aux concepteurs de router les connexions électriques entre les couches. Cela est particulièrement important avec les composants SMT à pas fin et un pad de BGA qui nécessitent une haute densité de pistes pour réaliser les connexions requises. La technologie via in pad est une méthode efficace pour économiser de l'espace sur la carte, car il n'est pas nécessaire de router une courte piste entre le pad et le via.

Quand utiliser la conception Via-in-pad

Certains concepteurs vous diront d'éviter la conception via-in-pad. La réalité est que les vias dans les pads, tout comme toute autre structure de via, sont des outils utiles dans certaines situations. Le pad métallique autour du bord du via dissipe la chaleur et aide à la gestion thermique des pads de la carte de circuit. Les pads permettent également de réaliser des connexions avec des composants passifs en technologie de montage en surface (SMT), ou des circuits intégrés (IC), et le trou de via à proximité permet le routage vers des couches plus profondes et aide à maintenir une haute densité de composants.

En plus d'augmenter la densité d'interconnexion et de permettre le routage dans les couches inférieures, la conception via-in-pad d'Altium réduit également l'inductance aux connexions. La conception via-in-pad est généralement utilisée avec des BGAs à pas fin et offre certains avantages par rapport au fanout de type os de chien habituel. Les économies d'espace offertes par la conception via-in-pad peuvent également aider les concepteurs à réduire le nombre de couches.

VIPPO

La conception avec via dans la pastille et plaquée dessus (VIPPO) est une technique qui permet l'application d'un masque de soudure et le soudage sur des vias dans la pastille avec une petite section transversale. Les vias peuvent être bouchés avec un époxy durci dans la conception VIPPO. Tout d'abord, un processus de placage standard est utilisé pour revêtir l'intérieur du via. Après le placage de cuivre et le remplissage avec de l'époxy, le trou rempli est recouvert d'une pastille de cuivre. Les composants électroniques peuvent ensuite être soudés directement sur la pastille VIPPO.

Les termes via dans la pastille et VIPPO sont parfois utilisés de manière interchangeable. La conception via dans la pastille utilisée pour le soudage direct doit être remplie d'un époxy pour éviter le suintement à travers le trou du via, tout comme dans le VIPPO. L'époxy utilisé pour boucher le via peut être soit conducteur soit non conducteur.

BGA à pas fin

Un époxy conducteur présente un avantage en termes de gestion thermique en raison de sa plus grande conductivité thermique. Puisque le VIPPO utilise une pastille de cuivre au point de connexion, il offre également une meilleure gestion thermique de la carte de circuit en raison de sa plus grande conductivité thermique. Combiner le VIPPO avec un époxy conducteur offre une dissipation thermique encore meilleure loin du point de connexion. La meilleure stratégie de gestion thermique exige que l'intérieur du via soit complètement plaqué de cuivre.

Problèmes de fabrication

Les conceptions via-in-pad et VIPPO augmentent toutes deux le nombre d'étapes requises par le fabricant de PCB, entraînant des coûts de fabrication plus élevés. Les coûts réels dépendent de la taille du via et du nombre total de vias sur la carte. Cependant, une conception via-in-pad peut permettre à un concepteur créatif d'être plus efficace dans son routage et même de réduire le nombre de couches nécessaires. Cela peut compenser l'augmentation des coûts de fabrication.

Les masques de soudure ont été utilisés pour boucher les trous des vias dans les conceptions via-in-pad afin d'empêcher la soudure de s'infiltrer dans le trou du via (connu sous le nom de « tenting »). Les composants à pas fin doivent plutôt être utilisés avec des conceptions VIPPO en raison de la petite taille des pads. Le placage dans VIPPO bloque la soudure de couler à travers le trou du via et de créer un désordre sur la couche inférieure pendant l'assemblage.

La soudure manuelle peut être appropriée pour attacher des composants électroniques à des conceptions via-in-pad ouvertes car la dextérité humaine peut aider à prévenir l'aspiration de la soudure. Avec la soudure à la vague ou par refusion, le VIPPO devrait être utilisé car vous perdrez le contrôle sur l'aspiration. Une exception concerne les composants à pas fin : le VIPPO avec la stratégie de fanout appropriée devrait toujours être utilisé sur ces composants électroniques, en particulier avec les BGAs à pas fin.

Station de reprise pour PCB haute densité

Un inconvénient du remplissage complet avec du cuivre est la difficulté à plaquer uniformément l'intérieur du via. Des fluides et/ou de l'air peuvent rester piégés à l'intérieur du remplissage en cuivre, même si le trou semble être scellé. Cela entraîne un dégazage lors du soudage. Votre fabricant devrait avoir des procédures de contrôle de qualité adéquates en place si vous choisissez de remplir entièrement un VIPPO avec du cuivre.

Les outils CAO intégrés dans Altium Designer^® facilitent l'utilisation des vias dans les pads pour router les connexions. L'outil ActiveRoute^® vous aide à router les signaux à travers votre carte de circuit. Parlez à un expert Altium dès aujourd'hui pour en savoir plus.