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Le design des vias – mise en garde

by Jeffrey Beauchamp, Director of Technology & Engineering - NCAB Group USA

Nous avons récemment constaté une augmentation de conceptions défectueuses et nous souhaitons vous en faire part comme mise en garde.

Close up of PCB design screen | NCAB

Imaginez que vous êtes une start-up. Vous avez passé un an à concevoir un produit de A à Z. Vous avez fabriqué des prototypes ; il y a eu quelques accrocs en cours de route mais finalement, votre produit est prêt pour la production série. Après avoir consulté plusieurs fabricants pour évaluer votre circuit imprimé, vous découvrez qu’il y a un défaut dans la conception qui ne permettra pas à la carte d’être produite en volume. Pourquoi ? Parce qu’un trou traversant de 0,025 mm est plus petit que le standard réalisé dans la plupart des usines de production. De plus, le prix sera 5 fois supérieur à celui que vous aviez prévu. La densité de cette conception ne permet pas d’augmenter la taille du via sans réduire l’espacement au-delà des limites de fabrication dans de nombreux domaines. Vos options : repartir de zéro et re-designer le circuit imprimé, ou payer le prix fort pour une production petit volume. Cette situation peut être pénalisante pour une entreprise de toute taille, pas seulement pour une start-up.

Avant de poursuivre, revenons en arrière. Il y a cette situation intermédiaire où certaines des conceptions multicouches ont des attributs HDI sans aller jusqu’à ajouter des via bornes, des vias enterrés ou des microvias. Techniquement, il s’agit toujours d’un multicouche mais il possède des caractéristiques qui dépassent les capacités de la plupart des usines standards et, dans de nombreux cas, même celles d’usines spécialisées HDI. Le principal problème que nous rencontrons est le niveau de densité qui exige un diamètre de trou fini inférieur à 0.152 mm ou un perçage inférieur à 0.2 mm. Dans la plupart des sites de production, il s’agit du diamètre minimal de perçage mécanique. Tout ce qui est inférieur à ce diamètre dépasse les capacités de la plupart des usines.

Les usines partenaires de NCAB peuvent percer jusqu’à 0,1 mm mécaniquement. Cette limite inférieure s’explique en partie par le fait que les usines chinoises (même les HMLV) sont conçues pour la production en série. Elles refusent de percer un seul panneau à la fois car ce n’est pas rentable. Les usines américaines et européennes ne sont pas conçues pour la production série. Elles sont donc équipées et préparées pour percer – bien qu’inefficacement – un seul panneau à la fois.

Lorsque ces exemples apparaissent, il s’agit souvent d’une conception existante avec un niveau de densité qui ne permet pas au pad du via de supporter notre taille de perçage minimale. Dans le cas des vias, cela signifie qu’un trou de 0,127mm, 0,152mm ou 0,178mm n’a pas vraiment d’impact sur le circuit fini – cela ne fait que contribuer à une plus grande densité de la conception. Et si cela fait partie d’une exigence stricte, alors très bien. Mais dans la plupart des cas, ce n’est absolument pas nécessaire. La différence entre 0,025 et 0,050 mm, s’il n’y a pas d’espace autour des pads pour supporter un diamètre de trou fini plus grand, un annular ring plus grand et un diamètre de perçage plus grand, vous pourriez facilement quadrupler ou augmenter le coût.

Trou via | NCAB
Figure 1. Ce schéma simpliste illustre ce qui est réalisable pour un prototype et une production « quick turn ». Cependant, une fois qu’il est prêt pour la production en série, ce via est trop petit pour être produit de manière optimum en utilisant un perçage mécanique. Pour augmenter la taille du via, il faut utiliser un foret et une pastille de plus grande taille. Cela a également un impact sur l’isolement cuivre-cuivre qui est déjà à son minimum de 0,003″. A ce stade, une refonte complète serait nécessaire car les pistes doivent être ajustées et décalées.

Parlez à votre fournisseur de PCB des conceptions complexes

Chaque fois que vous avez une conception avec un via inférieur à 0,152 mm, vous devez en parler à votre fabricant de circuits imprimés avant de finaliser l’ensemble des données. Parce qu’il ne s’agit pas d’un produit qui peut être fabriqué en série au coût total le plus bas.

Dans certains cas, le concepteur utilise des règles de fabrication pour une usine spécifique et ne se rend pas compte que celles-ci repoussent les limites au-delà des standards de l’industrie. NCAB a regroupé les capabilités de ses différentes usines dans un tableau Excel. Les lignes directrices indiquent également lorsqu’une caractéristique est générale, modérée ou avancée. L’utilisation d’un outil comme celui-ci vous met dans une très bonne position. Il y a une forte probabilité que la carte soit construite de manière efficace. Et que se passe-t-il si le circuit imprimé doit être transféré vers une autre usine ? Encore une fois, vous serez en bonne position pour trouver efficacement une autre usine sans souci.

En résumé, lorsque vous concevez des PCB dotés de fonctions avancées, faites toujours appel à votre fabricant de circuits imprimés le plus tôt possible dans le processus afin que tout soit parfait dès le départ. Un simple ajustement dans la conception peut faire toute la différence.