Tout comme les quincailleries doivent gérer et afficher des clous et des vis de différents types, mesures métriques, matériaux, longueurs, largeurs et pas, etc., la conception de circuits imprimés doit également gérer des objets de conception tels que des trous, en particulier dans la conception haute densité.Les conceptions de circuits imprimés traditionnelles n'utilisent peut-être que quelques trous de passage différents, mais les conceptions d'interconnexion haute densité (HDI) actuelles nécessitent de nombreux types et tailles de trous de passage différents.Chaque trou de passage doit être géré pour être utilisé correctement, garantissant des performances maximales de la carte et une fabricabilité sans erreur.Cet article détaillera la nécessité de gérer les trous traversants à haute densité dans la conception des PCB et comment y parvenir.

Facteurs qui déterminent la conception de PCB haute densité 

Alors que la demande de petits appareils électroniques continue de croître, les cartes de circuits imprimés qui alimentent ces appareils doivent rétrécir pour pouvoir s'y adapter.Dans le même temps, afin de répondre aux exigences d'amélioration des performances, les appareils électroniques doivent ajouter davantage de dispositifs et de circuits sur la carte.La taille des dispositifs PCB diminue constamment et le nombre de broches augmente, vous devez donc utiliser des broches plus petites et un espacement plus étroit pour la conception, ce qui rend le problème plus compliqué.Pour les concepteurs de PCB, cela équivaut à un sac devenant de plus en plus petit, tout en contenant de plus en plus d'objets.Les méthodes traditionnelles de conception de circuits imprimés atteignent rapidement leurs limites.

Afin de répondre au besoin d'ajouter plus de circuits sur une carte de plus petite taille, une nouvelle méthode de conception de PCB a vu le jour : l'interconnexion haute densité, ou HDI.La conception HDI utilise des techniques de fabrication de circuits imprimés plus avancées, des largeurs de lignes plus petites, des matériaux plus fins et des microtrous borgnes et enterrés ou percés au laser.Grâce à ces caractéristiques de haute densité, davantage de circuits peuvent être placés sur une carte plus petite et constituent une solution de connexion viable pour les circuits intégrés multibroches.

L’utilisation de ces trous haute densité présente plusieurs autres avantages : 

Canaux de câblage :Étant donné que les trous et micro-trous borgnes et enterrés ne pénètrent pas dans l’empilement de couches, cela crée des canaux de câblage supplémentaires dans la conception.En plaçant stratégiquement ces différents trous traversants, les concepteurs peuvent câbler des appareils dotés de centaines de broches.Si seuls des trous traversants standard sont utilisés, les appareils comportant autant de broches bloqueront généralement tous les canaux de câblage internes.

L'intégrité du signal:De nombreux signaux sur les petits appareils électroniques ont également des exigences spécifiques en matière d'intégrité du signal, et les trous traversants ne répondent pas à ces exigences de conception.Ces trous peuvent former des antennes, introduire des problèmes EMI ou affecter le chemin de retour du signal des réseaux critiques.L'utilisation de trous borgnes et de micro-trous enterrés élimine les problèmes potentiels d'intégrité du signal causés par l'utilisation de trous traversants.

Pour mieux comprendre ces trous traversants, examinons les différents types de trous traversants qui peuvent être utilisés dans les conceptions haute densité et leurs applications.

Type et structure des trous d'interconnexion haute densité 

Un trou de passage est un trou sur le circuit imprimé qui relie deux ou plusieurs couches.En général, le trou transmet le signal transporté par le circuit d'une couche de la carte au circuit correspondant sur l'autre couche.Afin de transmettre les signaux entre les couches de câblage, les trous sont métallisés pendant le processus de fabrication.Selon l'utilisation spécifique, la taille du trou et du tampon sont différentes.Des trous traversants plus petits sont utilisés pour le câblage des signaux, tandis que des trous traversants plus grands sont utilisés pour le câblage d'alimentation et de terre, ou pour aider à chauffer les appareils en cas de surchauffe.

Différents types de trous sur le circuit imprimé

à travers le trou

Le trou traversant est le trou traversant standard utilisé sur les cartes de circuits imprimés double face depuis leur introduction.Les trous sont percés mécaniquement à travers l’ensemble du circuit imprimé et sont galvanisés.Cependant, l'alésage minimum pouvant être percé par une perceuse mécanique présente certaines limites, en fonction du rapport d'aspect entre le diamètre du foret et l'épaisseur de la plaque.D'une manière générale, l'ouverture du trou traversant n'est pas inférieure à 0,15 mm.

Trou borgne :

Comme les trous traversants, les trous sont percés mécaniquement, mais avec plus d'étapes de fabrication, seule une partie de la plaque est percée depuis la surface.Les trous borgnes sont également confrontés au problème de la limitation de la taille des bits ;Mais selon le côté de la carte sur lequel nous nous trouvons, nous pouvons câbler au-dessus ou en dessous du trou borgne.

Trou enterré :

Les trous enterrés, comme les trous borgnes, sont percés mécaniquement, mais commencent et se terminent dans la couche interne de la planche plutôt que dans la surface.Ce trou traversant nécessite également des étapes de fabrication supplémentaires en raison de la nécessité d'être intégré dans l'empilement de plaques.

Micropore

Cette perforation est ablée au laser et l'ouverture est inférieure à la limite de 0,15 mm d'un foret mécanique.Étant donné que les microtrous ne couvrent que deux couches adjacentes de la carte, le rapport hauteur/largeur rend les trous disponibles pour le placage beaucoup plus petits.Des micro-trous peuvent également être placés en surface ou à l’intérieur de la planche.Les microtrous sont généralement remplis et plaqués, essentiellement cachés, et peuvent donc être placés dans des billes de soudure d'éléments montés en surface de composants tels que des réseaux de grilles à billes (BGA).En raison de la petite ouverture, le tampon requis pour le microtrou est également beaucoup plus petit que le trou ordinaire, environ 0,300 mm.

Selon les exigences de conception, les différents types de trous ci-dessus peuvent être configurés pour les faire fonctionner ensemble.Par exemple, les micropores peuvent être empilés avec d’autres micropores, ainsi qu’avec des trous enterrés.Ces trous peuvent également être décalés.Comme mentionné précédemment, les microtrous peuvent être placés dans des plots avec des broches d'éléments montées en surface.Le problème de l'encombrement du câblage est encore atténué par l'absence du routage traditionnel depuis le support de montage en surface jusqu'à la sortie du ventilateur.