Les produits électroniques actuels sont plus puissants et plus riches en fonctionnalités. Cela entraîne des changements constants dans la conception des circuits imprimés. Parmi les nombreuses évolutions, l'introduction de vias dans les pastilles est un élément important.Ce n'est pas une étape importante dans la transition de la conception de circuits imprimés de la tradition à l'innovation. Dans cet article, nous proposons une analyse approfondie des vias dans les pastilles : définition, avantages et limites, comparaison avec les vias traditionnels, directives de conception et autres types de vias. Découvrons-les ensemble !

Qu'est-ce que Via-in-Pad dans la conception de circuits imprimés ?

La technique « Via in Pad » consiste à concevoir des vias directement dans les pastilles de soudure des circuits imprimés. Couramment utilisée dans la conception de circuits imprimés à interconnexion haute densité (HDI), elle permet de gagner de la place et d'améliorer les performances des cartes de circuits imprimés. Cette conception permet de réaliser des soudures plus petites à travers les couches de la carte. Dans les circuits imprimés modernes nécessitant des configurations à très haute densité, l'insertion de vias dans les pastilles de soudure des circuits imprimés peut réduire considérablement l'espace disponible, permettant ainsi des configurations de composants plus compactes. Par exemple :

Dans la conception de circuits imprimés de smartphones, en raison de limitations d'espace importantes, l'utilisation de via dans le pad peut réduire efficacement le nombre de couches de circuits imprimés tout en améliorant la qualité et la vitesse de transmission du signal.

Avantages et limites du routage Via-in-Pad

Avantages

Gain de place 

Le procédé « via in pad » intègre intelligemment trous conducteurs et pastilles de soudure, ce qui permet de gagner considérablement de l'espace horizontal sur le circuit imprimé. Cette technologie s'inscrit parfaitement dans la tendance de développement des circuits imprimés modernes à haute densité et interconnectés. Pour les appareils électroniques modernes à interconnexion haute densité, cet avantage est particulièrement important, car il permet de répondre aux exigences de miniaturisation et d'intégration.

Amélioration de l'intégrité du signal : 

Cette conception raccourcit le trajet de transmission du signal, réduisant ainsi l'atténuation et les interférences. Ceci est particulièrement important pour la transmission de signaux haute fréquence, car cela garantit l'intégrité et la stabilité du signal et améliore les performances globales des produits électroniques.

Amélioration de la fiabilité : 

Cette technologie réduit le nombre de points de connexion, diminuant ainsi le risque de pannes. Elle améliore également la fiabilité globale du circuit imprimé, améliorant ainsi la durabilité et la stabilité des produits électroniques.

Désavantages

Procédure complexe: 

Comparé aux procédés traditionnels, le procédé de mise en œuvre des vias dans les pads est plus complexe. Il requiert des exigences techniques plus élevées et davantage d'étapes de production, ce qui peut entraîner une augmentation des coûts de production. Parallèlement, des procédés complexes peuvent également accroître l'incertitude et les risques liés à la production.

Exigences élevées en matière d’équipements de production : 

Via in pad nécessite un équipement de production et un support technique spécifiques. Ces dispositifs présentent généralement un contenu technologique et un coût élevés, ce qui peut nécessiter davantage de travail pour être directement appliqués aux lignes de production générales.

Difficulté dans le contrôle de la qualité : 

Le contrôle qualité des produits Via in pad est également confronté à des défis plus importants. Les fabricants doivent mettre en place des processus de gestion de la production et de test plus stricts pour garantir la qualité et la fiabilité des produits.

Via-in-Pad vs. Vias conventionnels

Directives de conception pour Via-in-Pad

Espacement et mise en page

1. Assurez-vous qu'il y a un espacement suffisant entre les composants et le câblage autour du via dans le pad pour éviter les interférences pendant les processus de fabrication et d'assemblage.

2. Tenez compte de la disposition des BGA et autres emballages haute densité pour garantir que les trous d'interconnexion n'interfèrent pas avec le placement et la soudure des composants.

Conception du tampon

1. La taille du tampon doit être suffisamment grande pour accueillir les trous traversants et fournir une zone de soudure suffisante.

2. La forme du plot de soudure doit être optimisée en fonction du type de composant et du processus de soudure pour garantir une bonne qualité de soudure et une bonne connexion électrique.

Via le traitement

1. Les trous traversants doivent être remplis de matériaux de remplissage appropriés (tels que de la pâte métallique, du polymère, etc.) pour empêcher la soudure de couler dans les trous et de former des bulles ou des vides pendant le processus de soudure.

2. Le choix des matériaux de remplissage doit tenir compte de leur conductivité, de leur stabilité thermique et de leur adhérence aux plots de soudure.

Conception thermique et dissipation thermique

1. Dans les situations de forte dissipation thermique, une attention particulière doit être accordée à la conception thermique du via dans le pad pour garantir le fonctionnement fiable des composants et des PCB.

2. Utilisez des dissipateurs thermiques, des trous de dissipation thermique ou d'autres structures de dissipation thermique pour améliorer l'effet de dissipation thermique.

Fabrication et Aassemblage Réquiréements

1. Travailler en étroite collaboration avec les fabricants pour s'assurer qu'ils ont la capacité et l'expérience nécessaires pour gérer la technologie via le pad.

2. Suivez les directives de fabrication et d’assemblage fournies par le fabricant pour garantir une qualité et une fiabilité optimales.

Quand utiliser via-in-pad?

La conception via-in-pad offre de nombreuses possibilités d'application dans les circuits imprimés d'interconnexion haute densité, les boîtiers BGA à nombre élevé de broches, les applications exigeant une dissipation thermique élevée et les scénarios d'application spécifiques. Cependant, dans la pratique, il est toujours nécessaire d'équilibrer et d'optimiser les situations spécifiques pour garantir un résultat optimal.

Précautions:

Évitez l'effet oreiller et les bulles

Lors du soudage par refusion, l'air contenu dans le via peut s'échapper sous l'effet de la dilatation thermique, formant ainsi un effet coussin ou des bulles. Il est donc important de s'assurer que les trous traversants sont entièrement remplis et ventilés avant le soudage.

Contrôler les coûts et les cycles

Le coût d'une via dans un pad est relativement élevé. Ce facteur doit donc être pleinement pris en compte dès la phase de conception.

Respecter les normes et réglementations de l'industrie

Adhérez aux normes et spécifications de l'industrie émises par des organisations faisant autorité telles que l'IPC pour garantir la conformité et la fiabilité de la conception des vias dans les pads.

Remplissage via-in-pad

Le remplissage via-in-pad consiste à remplir le via situé sur la pastille de soudure. Cette technologie permet d'améliorer la connexion entre le via et la pastille, améliorant ainsi la fiabilité et les performances du circuit imprimé. Voici quelques méthodes et matériaux de remplissage.

Méthode de remplissage

§   Méthode de remplissage mécanique : Utilisation d'un équipement de remplissage spécialisé pour injecter le matériau de remplissage dans le trou traversant. Cette méthode est adaptée aux trous traversants de grande taille et aux circuits imprimés plus épais.

§   Méthode de placage chimique du cuivre : Cette méthode consiste à former une couche de cuivre sur la paroi interne et le fond des vias. Elle est adaptée aux vias de petite taille et aux exigences de précision de remplissage élevées.

§   Méthode de remplissage de résine : Remplissez les trous conducteurs avec de la résine ou d'autres matériaux polymères. Cette méthode convient aux situations nécessitant un remplissage non conducteur, comme la prévention des interférences électromagnétiques (EMI) et des interférences radioélectriques (RFI).

matériau de remplissage

§   Matériaux de remplissage métalliques:des métaux conducteurs tels que le cuivre et l'argent sont utilisés pour améliorer les performances électriques et la résistance des connexions.

§   Matériaux de remplissage polymères: tels que la résine époxy, sont utilisés pour le remplissage non conducteur afin d'éviter les interférences électromagnétiques et les interférences radiofréquences tout en fournissant un support structurel.

§   Matériaux composites: Combinant les avantages des métaux et des polymères, ils présentent à la fois une conductivité électrique et une résistance à la corrosion chimique.

Autres types de vias

• Traversant via
• Aveugle via
• Enterré via

Si vous souhaitez en savoir plus sur les vias PCB (comme l'impact des vias PCB sur l'assemblage PCB ou les informations détaillées sur les types de vias mentionnés ci-dessus...), veuillez cliquer ici.

Conclusion

Les vias dans les pastilles sont essentiels en électronique moderne. Innovation clé en conception de circuits imprimés, ils offrent des solutions pour des interconnexions haute densité. En perforant directement les vias sur les pastilles de soudure et en les remplissant de matériaux spécifiques, cette technologie permet non seulement de gagner de l'espace, mais aussi d'améliorer considérablement l'intégration du circuit imprimé et la fiabilité des connexions des composants.