Si vous éteignez vos AirPods ou votre ordinateur, vous tomberez sur des circuits imprimés verts fragiles, ou PCB. Vous remarquerez peut-être la présence de nombreux trous sur les PCB, mais savez-vous à quoi ils servent et à quoi ils servent ? Comprendre ces trous est essentiel pour la conception et la fabrication de PCB. Dans cet article, nous examinerons en détail les différents types de trous de PCB, vous offrant ainsi des informations précieuses sur leur utilisation réelle. Que vous soyez débutant en PCB ou prêt à bricoler, cet article est fait pour vous.
| Type de trous de PCB | Structure | Fonctions | Principaux types | Méthode de forage |
| Trous traversants | Trous traversant entièrement le PCB | Connexion électrique , liaison des composants mécaniques | 1. Trous métallisés traversants (PTH)
2. Trous traversants non plaqués (NPTH)
|
Forage mécanique |
| Trous via | Trous métallisés couche à couche | Connexion électrique | 1. Vias borgnes
2. Vias enterrés 3. Vias traversantes 4. Microvias 5. Vias empilés 6. Vias décalés |
Perçage laser/mécanique |
| Trous de montage | Trous traversants non plaqués ou plaqués | Soudure mécanique | 1. Trous de montage plaqués
2. Trous de montage non plaqués 3. Trous fraisés 4. trous lamés 5. Trous crénelés |
Perçage + fraisage mécanique |
| Trous spéciaux | En fonction de la structure détaillée du trou | Gagnez de l’espace, renforcez le PCB, le panneau détachable et plus encore | 1. Via-in-Pad
2. Trous de montage avec vias 3. Trous de tampon |
Perçage laser, perçage mécanique et plus encore |
Trous traversants pour circuits imprimés
Un trou traversant sur un circuit imprimé est percé de la couche supérieure à la couche inférieure. Le perçage de trous traversants est une ancienne technologie de circuit imprimé, principalement destinée aux assemblages de fils, nécessitant un trou par broche. Il existe deux types de trous : PTH et NPTH. Le moyen le plus simple de les percer est de vérifier la présence de traces de placage sur leurs parois.
- Trous traversants métallisés(PTH)
Les trous métallisés, également appelés vias traversants, sont des trous dont la paroi intérieure est plaquée d’une couche métallique conductrice, généralement du cuivre, pour établir des connexions électriques entre différentes couches de la carte.
Les PTH servent principalement aux interconnexions électriques et mécaniques. Lorsqu’ils servent de vias dans les circuits imprimés multicouches, les PTH (généralement 0,3-2,0 mm ) permettent la circulation des signaux et de l’énergie sur l’ensemble de la carte (détails dans la section « Vias traversants »). Le placage à travers un trou peut également servir de trou pour le soudage de composants tels que des résistances et des condensateurs. Un tel trou (1,0-3,0 mm ) doit être plus grand que la broche des composants pour permettre leur insertion.
- Trous traversants non plaqués (NPTH)
Les trous traversants non métallisés sont ceux qui ne sont pas recouverts d’une couche de placage, ce qui leur confère une fonction purement mécanique. On les retrouve toujours sur un circuit imprimé monocouche, qui ne contient pas de cuivre supplémentaire, et ne nécessite donc pas de placage.
Sans connexion électrique, les NPTH sont généralement utilisés comme trous d’outillage pour les vis, comme trous de positionnement pour un alignement précis des circuits imprimés, ou comme trous de ventilation pour la dissipation thermique. Leurs dimensions ( 1,5-10 mm ) sont supérieures à celles des PTH, car ils ne sont pas cuivrés.
Trous d’interconnexion PCB
Les vias sur PCB sont de petits trous percés à travers deux ou plusieurs couches adjacentes. Ils établissent une connexion électrique entre les couches d’un PCB multicouche. Selon leur fonctionnalité, les vias peuvent être classés en 6 types:
- Vias borgnes
Les vias borgnes s’étendent du haut ou du bas de la carte jusqu’à une ou plusieurs couches internes, mais ne traversent pas la carte dans son intégralité. Ils relient donc au moins deux couches et doivent s’arrêter à une profondeur spécifique, ce qui les rend utiles pour les conceptions haute densité avec un espace limité, comme l’assemblage BGA et les circuits imprimés HDI.
La taille générale des vias borgnes des circuits imprimés est de 0,15 à 0,3 mm . Cela nécessite également un perçage laser ou mécanique à profondeur contrôlée.
- Vias enterrés
Les vias enterrés sont entièrement situés à l’intérieur du circuit imprimé, reliant deux ou plusieurs couches internes sans atteindre les surfaces externes. Ils sont conçus pour transférer les signaux des couches internes, réduisant ainsi les risques d’interférences et optimisant l’espace de routage.
Invisibles sur la couche externe, les vias enterrés doivent être percés ( 0,2-0,3 mm ) et plaqués avant de laminer des couches supplémentaires, ce qui augmente le coût et le rend adapté aux PCB haute vitesse et HDI.
- Vias traversants
Les vias traversants, ou PTH, les plus courants, couvrent l’ensemble des couches du circuit imprimé, du haut vers le bas. Lorsque les trous traversants se comportent comme des vias, ils assurent les connexions électriques.
Les vias traversants sont fiables et économiques, mais occupent plus d’espace que les autres types de vias. Ils sont souvent utilisés dans les circuits imprimés standard où le nombre de couches est limité.
- Microvias
Les microvias sont des vias avancés et de petite taille, utilisés pour les circuits imprimés plus complexes et de plus petite surface, comme les circuits imprimés à interconnexion haute densité. Contrairement aux vias traversants traditionnels, les microvias sont des trous percés au laser de moins de 0,15 mm, qui ne traversent qu’une seule couche du circuit imprimé, avec un rapport hauteur/diamètre AR maximal de h/a (idéal pour 1:1 et standard pour 0,75:1).
Si le budget est suffisant pour utiliser des films dans les circuits imprimés afin d’interconnecter arbitrairement les couches, il n’est pas nécessaire de procéder à un empilement de circuits imprimés. De plus, grâce à leur taille réduite et à leurs chemins de signal plus courts, les microvias réduisent la capacité parasite et améliorent l’intégrité du signal, augmentant ainsi la zone routable sur la carte et la rendant idéale pour les conceptions de circuits imprimés haute vitesse.
- Vias empilés
Les vias empilés sont en réalité un type de micro-vias. Un ou plusieurs microvias sont empilés les uns sur les autres, formant un chemin conducteur continu à travers plusieurs couches de PCB. Chaque microvia doit être percé au laser individuellement et rempli de matériau conducteur afin de garantir la fiabilité, l’uniformité de l’implantation et l’intégrité du signal.
Les principaux avantages des vias empilés sont leur compacité, ce qui les rend primordiaux pour les appareils dotés de circuits imprimés super compacts comme les smartphones.
- Vias décalés
Les vias décalés constituent un autre type important de microvias. Ils relient différentes couches, mais sont décalés d’une couche à l’autre, empêchant ainsi un chemin vertical rectiligne. Comme le second via n’est pas en contact direct avec le premier trou, les vias percés au laser n’ont pas besoin de remplissage en cuivre. Dans le cas contraire, des fissures de contrainte thermique sont susceptibles de se former.
Les vias décalés peuvent être un meilleur choix lorsque vous souhaitez connecter plus de 2 couches par des microvias car ils ne nécessitent pas de remplissage en cuivre et ont une complexité moindre.
Conseils : Différents vias peuvent être percés sur un PCB en même temps, tels que des vias borgnes + empilés, des vias enterrés + des vias décalés, et plus encore.
| Via Type | Structure | Taille du trou | Méthode de forage | Remplissage requis |
| Vias borgnes | Relie la couche externe à la couche interne | 0,1–0,3 mm | Perçage laser / perçage mécanique à profondeur contrôlée | Parfois (si empilé) |
| Vias enterré | Connecte uniquement les couches internes | 0,1–0,3 mm | Perçage laser / perçage mécanique à profondeur contrôlée | Parfois |
| Vias traversants | Connecte toutes les couches | > 0,3 mm | Forage mécanique | Non |
| Microvias | Connecte 1 à 2 couches adjacentes | <0,15 mm | Perçage au laser | Parfois |
| Vias empilé | Plusieurs microvias empilés verticalement | <0,15 mm | Perçage au laser | Oui (doit être rempli) |
| Vias décalée | Plusieurs microvias décalés , non empilés | <0,15 mm | Perçage au laser | Non |
Trous de montage du PCB
Les trous de montage de circuits imprimés sont des trous entièrement percés à travers le circuit imprimé, permettant ainsi de fixer la carte sur un châssis, un boîtier ou toute autre surface à l’aide de vis ou d’autres fixations mécaniques. Ils sont généralement situés aux quatre coins de la carte et présentent un diamètre plus important ( 2,0-5,0 mm ) que les autres trous. Selon qu’ils comportent ou non une couche conductrice, les trous de montage peuvent être plaqués ou non.
- Trous de montage plaqués
Les trous de montage métallisés sont principalement utilisés pour la fixation mécanique et la mise à la terre des connexions électriques entre les couches. Ils servent de points d’ancrage pour les vis, boulons et autres éléments de fixation, assurant ainsi une fixation solide des composants sur la carte. De plus, ils sont équipés de pastilles de cuivre plus résistantes pour une meilleure stabilité mécanique, et leur placage conducteur les relie à un plan de masse pour une protection contre les interférences électromagnétiques et les décharges électrostatiques.
- Trous de montage non plaqués
Les trous de montage non plaqués ou les trous d’outillage servent uniquement à la fixation mécanique et ne nécessitent pas de placage pour la connectivité. Il est important de noter que les trous de montage non plaqués sont conçus pour être isolés des autres composants et pistes et nécessitent une zone distincte pour éviter toute interférence avec les circuits des autres composants.
- Trous fraisés
Les trous fraisés présentent une conicité conique ou une dépression conique, généralement à un angle de 90° ou 82°, ce qui permet aux vis à tête plate de s’aligner avec la surface du PCB, créant une finition lisse et profilée.
Élimination des saillies : les trous fraisés empêchent les interférences avec d’autres composants ou pièces mécaniques tout en assurant une fixation sûre des vis. Les trous fraisés sont non plaqués par défaut, mais un placage sélectif peut être utilisé si un contact électrique est nécessaire.
- Trous lamés
Les trous lamés sont des trous cylindriques à fond plat et de diamètre uniforme (généralement 5 à 10 mm) destinés à accueillir des têtes de vis. Ils sont conçus pour insérer complètement des vis à tête hexagonale ou cylindrique dans le circuit imprimé, créant ainsi une surface plane.
Ces trous offrent un support mécanique plus solide que les trous fraisés, ce qui les rend idéaux pour les environnements à fortes vibrations.
- Trous crénelés
Les trous crénelés, ou « Castulations », sont des indentations créées par des découpes semi-circulaires à demi-placage (de 0,8 à 1,6 mm de diamètre), qui facilitent la soudure directe entre circuits imprimés. Leur structure cuivrée agit comme des pastilles CMS, éliminant ainsi les connecteurs.
Les trous crénelés offrent un excellent gain de place, simplifient l’assemblage et améliorent l’intégrité du signal pour les modules haute fréquence comme l’ESP32. Ils sont parfaits pour les conceptions modulaires (HAT Raspberry Pi) ou les cartes empilées où une hauteur minimale est essentielle.
Trous spéciaux PCB
Malgré les types de trous de PCB courants, il existe de nombreux autres trous spéciaux sur les PCB. Nous en avons sélectionné trois importants pour vous.
- Via dans la pastille
Les vias dans la pastille sont situés à l’intérieur d’un composant électronique. Ils sont percés pour gagner de la place et améliorer le routage du signal et de l’alimentation. Ils sont ultra-minces (< 0,2 mm) et plaqués d’un matériau conducteur. Ces vias doivent également être remplis d’époxy/résine pour éviter l’infiltration de la soudure.
En tant que technologie de conception, les vias dans les pads augmentent la densité du PCB, ce qui est essentiel pour les conceptions à haute densité comme les BGA, les QFN ou les circuits intégrés à petit pas.
- Trous de montage avec vias
Les trous de montage avec vias sont des trous où se trouvent des trous plus petits ou des vias à côté des trous de montage. Les vias empêchent la fissuration des pastilles et améliorent la rigidité sous contrainte mécanique. Ils peuvent également servir de vias thermiques pour la dissipation thermique, car ils facilitent le transfert de chaleur en créant un chemin entre le circuit imprimé et le plan.
De plus, comme nous l’avons mentionné, les vias sont principalement utilisés pour les connexions électriques, donc ces vias créent également des connexions de mise à la terre pour optimiser les chemins de mise à la terre et réduire les interférences électromagnétiques et le bruit.
- Trous de poinçonnage
Les trous d’estampage, également appelés trous de rupture ou piqûres de souris, sont des perçages rapprochés le long du bord du circuit imprimé d’un panneau. Ils servent à la rupture du circuit imprimé, permettant ainsi de le retirer proprement du panneau de fabrication après assemblage.
Leur principal avantage réside dans leur rentabilité : ils remplacent le marquage en V pour les circuits imprimés fins et laissent un minimum de résidus. Cependant, ils ne conviennent pas aux circuits imprimés épais (> 2 mm) en raison de points d’encliquetage plus fragiles.
Conclusion
Les trous des PCB sont essentiels aux connexions électriques, à la stabilité mécanique et à la gestion thermique dans l’électronique moderne. Des trous traversants aux trous de via, en passant par les trous de montage et certains trous spéciaux, chaque type de trous de PCB a une fonction spécifique dans la conception des circuits imprimés.
Chez HCPCB, nous proposons divers circuits imprimés percés avec précision : circuits imprimés crénelés, vias borgnes, trous estampés, etc. HCPCB est un fabricant professionnel de circuits imprimés avec plus de 10 ans d’expérience. Visitez notre site web. MOKOPCB pour des cartes fiables et performantes pour votre projet !
