Comprendre les vias borgnes dans les circuits imprimés : un guide complet

Les circuits imprimés (PCB) sont omniprésents. Ils alimentent votre téléphone, votre ordinateur portable, votre montre connectée, soit presque toutes les technologies modernes. Mais à l'intérieur de ces minuscules cartes se cache un réseau complexe de connexions. L'un des acteurs clés de ce réseau est PCB via.

Les vias sont de minuscules trous qui permettent aux signaux électriques de circuler entre les couches d'un circuit imprimé. Certains traversent la carte de part en part. D'autres s'arrêtent à mi-chemin. Ceux-ci sont appelés vias borgnes.

Ils sont petits, mais ils sont très performants. Si vous concevez des composants électroniques haute densité, il est essentiel de les comprendre. Ce guide explique ce qu'ils sont, comment ils sont fabriqués et quand les utiliser.

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Que sont les vias borgnes ?

Commençons par les bases. Un via relie une couche d'un circuit imprimé à une autre. Imaginez-le comme un fil vertical à l'intérieur de la carte. C'est ainsi que les différentes couches sont connectées entre elles.

Il existe désormais trois principaux types de vias PCB :

•  Vias traversants:parcourir de haut en bas l'ensemble du PCB.

•  Vias aveugles: relier une couche externe à une couche interne, mais pas complètement.

•  Vias enterrés: relient deux ou plusieurs couches internes. Elles ne s'étendent jamais vers l'extérieur.

Les vias borgnes sont appelés « borgnes » car ils ne vont pas jusqu'au bout. L'autre extrémité est invisible de l'extérieur.

Ils sont percés partiellement dans la carte, par le haut ou par le bas. Ils permettent de gagner de la place et d'optimiser l'espace. C'est pourquoi ils sont courants dans les cartes HDI (interconnexion haute densité).

Si vous travaillez avec des circuits imprimés à traversées aveugles, vous constaterez une grande différence en termes de flexibilité de routage. Vous pouvez intégrer davantage de composants, davantage de signaux et moins d'espace.

Considérations de fabrication pour les vias borgnes

La réalisation de vias borgnes ne se résume pas à percer un trou. Leur réalisation prend plus de temps, requiert plus de précision et coûte plus cher.

Il existe deux méthodes courantes pour les créer :

1. Perçage au laser

2. Forage mécanique à profondeur contrôlée

Le perçage laser est plus courant sur les circuits imprimés HDI. Il est rapide, propre et idéal pour les petits trous. Cependant, il est également coûteux.

Le perçage mécanique est efficace pour les trous plus grands. Il utilise le contrôle de la profondeur pour s'arrêter à la bonne couche. Mais il est plus lent et use les outils.

Après le perçage, le via est plaqué de cuivre. Cela permet le passage du courant. Si ce placage est défectueux, le circuit est coupé.

C'est pourquoi la fabrication de vias borgnes exige un contrôle strict. Des ingénieurs qualifiés et des machines de précision sont nécessaires.

N'oubliez pas non plus : plus vous avez de couches, plus la tâche devient complexe. Les vias borgnes dans les cartes à 8 ou 10 couches sont des travaux complexes.

Le processus peut impliquer un laminage séquentiel. Cela signifie construire la carte par étapes et ajouter des couches une par une. Chaque étape de laminage augmente le temps et le coût.

Ainsi, si votre projet n'a pas besoin de vias borgnes, n'en utilisez pas. En revanche, si l'espace et les performances sont importants, ils peuvent être intéressants.

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Blindage par rapport au rapport hauteur/largeur : pourquoi c'est important

C'est là que les choses deviennent techniques. Chaque via a une profondeur et un diamètre. Le rapport hauteur/largeur est le rapport entre la profondeur et le diamètre.

Supposons que votre via mesure 0.2 mm de large et 0.6 mm de profondeur. Cela correspond à un rapport hauteur/largeur de 3:1.

Pour une via borgne, un rapport hauteur/largeur plus faible est préférable. En effet, le placage de cuivre dans un trou profond et étroit est complexe. Plus le trou est profond, plus il est difficile de le recouvrir uniformément.

La plupart des fabricants privilégient un rapport de 0.75:1 à 1:1 pour les vias borgnes. Certains vont jusqu'à 1.5:1, mais c'est un peu exagéré.

Un rapport hauteur/largeur élevé augmente les risques de :

•  Vides (espaces d'air)

•  Mauvais placage

•  Fissures sous contrainte thermique

Ces échecs peuvent ruiner l’ensemble du tableau.

Ainsi, lorsque vous concevez un via borgne pour PCB, tenez toujours compte du rapport hauteur/largeur. Choisissez des dimensions que votre fabricant peut gérer et contactez-le au plus tôt.

Applications des vias borgnes

Pourquoi les ingénieurs utilisent-ils des vias borgnes ? La réponse est simple : ils permettent de gagner de la place. En électronique moderne, l'espace est précieux.

Voici quelques cas d’utilisation courants :

•  Smartphones: Cartes minces, circuits complexes

•  Wearables:Emballage serré, agencements flexibles

•  Dispositifs médicaux:Petit, précis, fiable

•  Militaire et aérospatial: Hautes performances, espace limité

•  PCB HDI: Plus de signaux par pouce carré

En connectant uniquement les couches nécessaires, les vias borgnes libèrent de l'espace. Cela réduit le besoin de longues pistes, minimise les interférences de signal et améliore les performances globales.

Ils permettent également une meilleure intégrité du signal. Des chemins plus courts signifient des signaux plus rapides et moins de problèmes.

Si vous concevez un PCB via aveugle, ces vias deviennent un outil puissant pour simplifier le routage et améliorer les performances.

Vias borgnes vs. vias enterrés

Comparons-les côte à côte.

De nombreuses cartes avancées utilisent une combinaison de vias borgnes et de vias enterrés pour obtenir une densité plus élevée et une meilleure gestion du signal.

Les vias borgnes sont plus simples que les vias enterrés, mais restent avancés. On les retrouve souvent dans une même conception, notamment dans les produits haut de gamme.

Ils sont parfois regroupés comme vias borgnes et enterrés, notamment dans les devis de fabrication.

Combinez-les pour obtenir les meilleurs itinéraires. Gardez toutefois à l'esprit votre budget.

Conclusion

Les vias borgnes constituent une petite partie de la conception des circuits imprimés, mais ils sont essentiels. Ils relient les couches sans traverser la carte entière. Ils sont donc parfaits pour les configurations haute densité.

Cependant, ils présentent des défis, comme une fabrication complexe, des coûts élevés et des limites strictes en matière de rapport hauteur/largeur. Si vous travaillez sur des smartphones, du matériel médical ou des systèmes aérospatiaux, les vias borgnes pourraient être votre meilleur allié. Ils vous permettent de faire plus avec moins. Mais si votre conception est simple, évitez-les. Les vias traversants classiques sont plus simples et moins chers.

En bref, il est important de savoir quand utiliser des vias borgnes et quand ne pas les utiliser. Discutez toujours avec votre fabricant de circuits imprimés. Partagez votre empilement de couches, la taille de vos vias et vos objectifs. Il vous aidera à trouver la meilleure solution.

Et n'oubliez jamais les fondamentaux. Surveillez le rapport hauteur/largeur de votre via. Choisissez le via adapté à votre application. Enfin, testez vos cartes, car la fiabilité est essentielle.