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    Tout ce que vous devez savoir à propos des techniques de conception des circuits imprimés avec microvias

    Altium Designer
    |  August 29, 2017

    shutterstock_185455796.png

    Crédit éditorial : Everett Collection / Shutterstock.com

     

    Vous êtes-vous jamais senti un peu en retard par rapport à la culture pop ? Je viens d'apprendre qui était Lady Gaga ; apparemment elle faisait un carton il y a quelques années. Je ne suis pas trop mécontent d'arriver un peu après tout le monde. Je peux profiter de sa musique, sans la voir sur scène dans une robe faite avec de la viande. Vous n'êtes peut-être pas intéressé par les dernières modes bizarroïdes des célébrités, mais il y a tout de même des tendances que vous devriez suivre. L'une des étoiles montantes dans le monde de la conception des circuits imprimés est le microvia, et je suis là pour vous faire découvrir ce que c'est et ce que l'on peut faire avec. Il ne peut pas chanter ou danser, mais surtout il peut faire économiser beaucoup d'espace sur vos cartes, et réduire significativement les interférences électromagnétiques.

     

    Que sont les microvias ?

     

    Vous n'avez peut-être pas entendu le dernier tube de Lil Yatchy au bureau, mais je suis sûr que vous avez déjà entendu parler des microvias. Permettez-moi d'approfondir un peu vos connaissances.

     

    Un microvia est, évidemment, plus petit qu'un via, mais quelle taille fait-il exactement ? La plupart considère qu'un microvia est un via dont le diamètre mesure moins de 150 µm. Ces trous minuscules sont percés par des lasers, un processus qui est en constante amélioration. De nouvelles avancées en matière de perçage pourraient permettre de fabriquer des microvias de 15 µm. Les lasers utilisés ne peuvent percer qu'à travers une seule couche à la fois. Cependant, les fabricants peuvent réaliser des microvias traversants en les perçant séparément dans lescouches puis en empilant les couches.

     

    Les microvias ont moins de défauts de fabrication que les vias habituels. Cela s'explique par le fait que le perçage par laser ne laisse aucun résidu dans les trous percés. Toutefois, en matière de métallisation et de soudure, les microvias comportent les mêmes risques que les vias habituels. Il est donc important d'aborder les méthodes de fermeture ou de remplissage de vos microvias avec votre fabricant.

     

    Vous savez désormais ce que sont les microvias ; comment peuvent-ils vous être utiles ?

     

    laser rouge

    Les microvias sont aussi futuristes que les lasers qui les percent.

     

     

    Un gain de place

     

    Vous n'achèterez peut-être jamais une villa de luxe à Hollywood, mais vous devez tout de même penser au prix de l'immobilier. L'espace sur une carte coûte de l'argent, et les microvias vont vous aider à réduire vos coûts. La taille compacte des microvias vous permettra de gagner de la place par rapport aux vias habituels. Mais cela vous permettra aussi de mieux exploiter les « vias-in-pads », ou VIP. En outre, les microvias peuvent être enterrés plus facilement et grandement faciliter la conception de circuits HDI (interconnexion haute densité).

     

    Les VIP aiment habituellement être les vedettes, mais dans les circuits imprimés, ils sont généralement cachés. Les VIP vous offrent un gain de place grâce à des connexions réalisées à l'intérieur des pastilles des composants montés en surface (SMT). Les microvias s'adaptent particulièrement bien aux VIP en raison de leur petite taille. Il arrive que les vias habituels soient trop grands pour être insérés dans les pastilles de SMT et BGA. Les microvias peuvent être insérés à l'intérieur de la pastille sans entraîner de problèmes de fabrication.

     

    Vous hésitez peut-être à utiliser de nombreux vias borgnes et enterrés dans vos conceptions, mais avec les microvias, vous allez changer d'avis. Les vias borgnes et enterrés classiques vous feront gagner de la place mais ils seront difficiles à fabriquer. Les microvias, quant à eux, étant déjà fabriqués couche par couche, conviennent parfaitement à un emploi borgne et enterré. Ils sont aussi, tout simplement, plus petits que les vias classiques, vous permettant ainsi de réduire davantage la taille de votre carte.

     

    Les microvias sont particulièrement utiles pour certaines applications, telles que les boîtiers BGA. Comme je l'ai indiqué précédemment, les VIP de microvias peuvent être insérés dans les pastilles des BGA aux pas les plus fins et faciliter les connexions. Ils peuvent être encore plus utiles dans les canaux de dérivation. Même si vous utilisez les VIP pour gagner de la place, vous aurez tout de même besoin de plusieurs couches pour diriger les sorties vers d'autres parties de la carte. À l'aide des microvias, vous pouvez augmenter l'espacement, pour utiliser, éventuellement, moins de couches pour un boîtier BGA.

     

    un gars genre geeky dans une chemise à carreaux avec des écouteurs
    On ne peut pas améliorer la musique, mais on peut faire moins de bruit.

     

    Avantages en matière d'EMI

     

    J'aime bien cette nouvelle musique pop, mais j'avoue que ça ressemble parfois à un terrible tohu-bohu. Je n'aime pas la musique qui fait du bruit, et je n'aime pas le bruit dans mes circuits. Les microvias peuvent réduire la diaphonie de nos circuits audio, mais malheureusement ils ne peuvent rien faire pour la qualité de la musique. Les microvias sont parfaits pour les circuits sujets aux interférences électromagnétiques (EMI), tels que les applications haute vitesse et haute fréquence.

     

    Si vous ne prenez pas garde, vos circuits numériques haute vitesse pourraient générer autant de bruit qu'une radio de musique pop. L'un des grands problèmes des circuits haute vitesse est le rayonnement et la réflexion des signaux dans les vias. Les vias constituent de véritables antennes rayonnant ces bruits d'interférence. Un bon moyen de limiter la puissance des antennes est de réduire leur taille. Par une géométrie toute simple, les microvias permettront de limiter le rayonnement du signal. Un autre problème majeur des circuits haute vitesse sont les stubs des vias. Ceux-ci reflètent les signaux vers vos conducteurs, et atténuent, voire annulent, le signal d'origine. Les microvias étant fabriqués couche par couche, il n'y a aucun stub - à moins que vous ne les mettiez là exprès (ne le faites pas).

     

    Les microvias s'utilisent très bien dans les lignes de transmission haute fréquence. Prenez, par exemple, les conducteurs à ruban "stripline" à micro-ondes et ondes millimétriques. Ils sont noyés dans le diélectrique des cartes et ont besoin de vias pour les signaux de branchement. Des vias classiques de grande taille introduisent trop d'interférences électromagnétiques pour être utiles dans les conducteurs à ruban haute fréquence. Les microvias sont parfaits dans ce cas, car ils n'irradient pas trop d'EMI et ils ne dégradent pas l'intégrité du signal par trop de réflexion.

     

    Les circuits haute fréquence deviennent de plus en plus courants et nous avons prévu d'en concevoir bien d'autres à l'avenir. Il est temps de commencer à maîtriser les microvias pour contrôler les EMI sur ce type de carte.

     

    Je n'ai pas le temps de passer en revue toutes les célébrités à la mode, mais j'espère que vous avez pu découvrir l'importance des microvias. Ces tout petits trous, percés au laser, changent la donne en matière de conception de circuits imprimés. Ils vous aideront à limiter les Intrerférences ElectroMagnétiques dans vos cartes, et aussi à réduire la taille.

     

    Maintenant que vous maîtrisez le concept des microvias, vous aurez besoin d'un logiciel de conception de circuits imprimés qui sache les exploiter. Altium Designer peut vous aider à améliorer les cartes grâce à l'utilisation des microvias et à toute une gamme d'autres outils.

     

    Vous avez d'autres questions concernant les microvias ? Contactez un expert Altium.

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    PCB Design Tools for Electronics Design and DFM. Information for EDA Leaders.

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