Avez-vous déjà ouvert le boîtier d'un smartphone ou d'une montre connectée cassé(e) ? Si oui, vous connaissez sans doute les petits circuits intégrés dans des appareils aussi compacts. Les composants électroniques sont de plus en plus petits. Cependant, leurs performances augmentent considérablement. Cette évolution est due au circuit imprimé microvia.
Dans cet article informatif, vous découvrirez la conception de circuits imprimés microvia et les aspects financiers. Nous expliquerons également les défis liés à leur utilisation. Voyons ce que sont les circuits imprimés microvia et pourquoi ils sont rentables.
Que sont les microvias PCB ?
Tous les circuits imprimés contiennent des pastilles empilées percées de petits trous. Ces trous assurent une connexion électrique entre eux pour la circulation du courant. Ces trous conducteurs sont appelés vias.
Certains produits, notamment ceux utilisés dans les secteurs de l'informatique et des télécommunications, nécessitent un type de circuit imprimé spécifique avec vias. Ces circuits imprimés contiennent un grand nombre de couches très denses avec de très petits vias pour améliorer leurs fonctionnalités.
Microvia Le PCB se compose de trois parties principales :
- Trous traversants : Ces micro vias pénètrent toutes les couches du circuit imprimé.
- Vias enterrés : De tels microvias se trouvent dans les couches intermédiaires des cartes. De plus, ils ne disposent d'aucune sortie vers l'extérieur.
- Vias aveugles : Ces microvias ne traversent pas entièrement le circuit imprimé. Cependant, ils relient la couche extérieure à au moins une couche du circuit imprimé.
Considérations sur la conception du PCB microrvia
Les circuits imprimés Microvia offrent la plus grande densité de câblage et de pastilles par rapport aux circuits imprimés conventionnels. De plus, ils présentent des espaces et des largeurs de pistes plus réduits.
La taille des circuits imprimés microvia est extrêmement réduite, ce qui permet de créer des conceptions très compactes. De plus, ces vias peuvent être utilisés jusqu'à une profondeur de perçage d'environ 100 micromètres. L'utilisation d'une perceuse laser est nécessaire pour les circuits imprimés microvia. Grâce à leur corps court, les différentes dilatations ne posent aucun problème. Cette technologie est donc plus fiable que les vias traversants.
Pour les circuits imprimés complexes, de nombreux experts recommandent fortement les solutions à microvias. Les creux créés par les microvias augmentent le risque de vide. Cependant, il est facile de les contrôler grâce à des conditions de soudure adaptées. De plus, un remplissage supplémentaire des microvias peut réduire le risque de creux. Dans ce cas, un supplément de prix sera nécessaire.
Pour les BGA au pas de 0.65 micromètre, les microvias sont parfaitement adaptés. Il peut être nécessaire de réduire la largeur de piste du BGA à 90 micromètres, voire moins.
De plus, le pas de 0.50 micromètre du BGA nécessite également un circuit imprimé à microvias. Il peut être nécessaire de réduire la taille des pastilles des microvias à 75 micromètres.
Considérations de coût pour les PCB microvia
Les microvias sont très petits et permettent de connecter des couches haute densité. Selon les normes IPC, ces vias doivent avoir un diamètre inférieur ou égal à 150 micromètres. Les circuits imprimés microvias sont très utiles pour créer des circuits imprimés compacts. Ces cartes sont très coûteuses pour plusieurs raisons. Par exemple, elles contiennent des circuits complexes et des conceptions compactes. De plus, leur fabrication nécessite un processus complexe.
Cependant, il existe plusieurs situations où les microvias peuvent être utilisés pour réduire le coût des circuits imprimés. Voici quelques exemples simples permettant de réduire le coût global de fabrication :
- Réduire le nombre de couches pour réduire les coûts
Utilisez-vous des vias traversants dans votre conception ? De plus, si l'échappement de trace pour BGA ne fonctionne pas correctement, envisagez d'élargir le canal de dérivation sur les couches intérieures et inférieures, ainsi que des vias borgnes ou des microvias.
- Éliminer les couches électriques
Les microvias sont de petite taille, ce qui est très utile pour optimiser le canal de routage. En remplaçant les vias traversants par des microvias, on élimine la couche électrique et on réduit le coût des circuits imprimés. Remplacer les vias traversants par des microvias permet de réduire le nombre de couches. Moins les circuits imprimés comportent de couches, moins ils sont coûteux.
Le défi de la fabrication de circuits imprimés microvia
La fabrication des microvias présente différents défis. Une mauvaise gestion de ces difficultés peut entraîner des défauts d'interconnexion (ICD) et des défaillances. Ces défauts se produisent près de la couche de cuivre interne. Les ICD peuvent entraîner divers problèmes, tels que des circuits ouverts et des problèmes de fiabilité. De plus, des problèmes intermittents à haute température peuvent entraîner des défaillances du circuit.
La détection des ICD est complexe. En effet, ils fonctionnent parfaitement pendant les tests. Des problèmes peuvent être détectés lors de l'assemblage ou après utilisation. Il est donc essentiel de fabriquer les cartes avec soin pour éviter tout problème ultérieur.
DAI à base de débris
Il s'agit d'un type courant de micro-interconnexion. Ce phénomène se produit lorsque des débris se forment lors du perçage des trous d'interconnexion et s'incrustent dans la couche interne de cuivre. Ce phénomène se produit généralement lors du perçage. Le perçage des micro-vias au laser est cependant beaucoup moins fréquent. De plus, le laser crée moins de trous que les autres procédés de perçage. Par conséquent, les micro-vias présentent moins de risques de micro-interconnexion. Il est néanmoins important que les fabricants soient vigilants.
Vides et fiabilité
D'autres problèmes peuvent survenir lors du cuivrage des microvias, notamment la présence d'alvéoles, de remplissages incomplets et de vides. Ces défauts peuvent entraîner des problèmes de fiabilité. Un remplissage incomplet augmente les niveaux de contrainte dans les microvias et réduit leur résistance à la fatigue.
L'impact des vides sur les microvias dépend de leurs différentes caractéristiques, telles que leur forme, leur emplacement et leur taille. Par exemple, des vides de petite taille et sphériques peuvent augmenter la résistance à la fatigue des microvias. De plus, des situations de vides extrêmes réduisent leur durée de vie.
ICD en cas de défaillance de la liaison cuivre
La rupture de la liaison cuivre est un autre type courant de DCI. Elle peut survenir en raison de contraintes élevées lors de l'assemblage ou de l'utilisation. Elle peut également être due à la faiblesse de la liaison cuivre. Lorsque les liaisons cuivre se rompent, des défauts d'interconnexion apparaissent. Dans ce cas, la connexion cuivre se rompt physiquement. Si la liaison cuivre est plus faible, le risque de rupture est élevé.
Pourquoi les liaisons cuivre échouent-elles ? Il existe différentes raisons. Par exemple, de nombreux fabricants utilisent des circuits imprimés plus épais et des températures de soudure sans plomb. De plus, la grande taille des trous et la soudure à la vague peuvent également entraîner une défaillance des liaisons cuivre. Cette défaillance est également fréquente dans la fabrication de circuits imprimés à vias standard et microvias.
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