La production de circuits imprimés simple ou double face implique généralement le perçage de trous conducteurs ou non conducteurs directement après la découpe du matériau, tandis que les circuits multicouches sont percés après le laminage. Les trous sont classés selon leur fonction : trous pour composants, trous pour outils, trous traversants (vias), trous borgnes et trous enterrés (les trous borgnes et enterrés sont un type de via). Le perçage conventionnel est réalisé à l'aide d'équipements mécaniques. En fabrication, l'espacement entre les trous influence généralement le processus d'usinage et la fiabilité du produit final.
Exigences de fabrication relatives à l'espacement des trous :
Trous traversants (trous conducteurs) :
- Diamètre minimum du trou: Perçage mécanique 0.15 mm, perçage laser 0.075 mm.
- Espacement entre le tampon et le bord de la planche: 0.2 mm.
- Espacement entre les trous traversants (bord à bord): Ne peut être inférieure à 6 mil ; de préférence supérieure à 8 mil. Ceci est très important et doit être pris en compte lors de la conception.
- Le diamètre minimal du trou traversant est généralement d'au moins 0.2 mm, et la distance d'un côté à l'autre de la pastille ne doit pas être inférieure à 4 mil, et de préférence supérieure à 6 mil, sans limite supérieure. Ce point est très important et doit être pris en compte.
Trous de fixation (PTH) :
- Espacement entre le tampon et le bord de la planche: 0.25 mm.
- La taille du trou de la pastille dépend du composant utilisé, mais elle doit être au moins 0.2 mm plus grande que la broche du composant. Par exemple, un composant avec une broche de 0.6 mm doit avoir un trou d'au moins 0.8 mm pour éviter les problèmes liés aux tolérances de fabrication.
- Espacement entre les trous des plaquettes (bord à bord): Ne peut être inférieure à 0.3 mm. Plus c'est grand, mieux c'est. Ce point est crucial et doit être pris en compte.
Trous et fentes non plaqués (NPTH) :
- Espacement des trous de fente non plaqués:L'espacement minimum doit être d'au moins 1.6 mm, sinon cela pourrait entraîner un risque accru de trous cassés et des difficultés de fraisage des bords.
- La distance entre les fentes non plaquées et le bord de la carte ne doit pas être inférieure à 2.0 mm pour éviter la rupture des trous. Les fentes plus longues doivent être plus éloignées du bord de la carte pour éviter toute séparation.
- Trous estampés non plaquésPour assembler les cartes, ces trous doivent être espacés ni trop petits ni trop grands afin d'éviter de les casser. L'espacement recommandé est généralement compris entre 0.2 et 0.3 mm.
Impact de l'espacement des trous sur la fiabilité :
Espacement entre les trous :
Il s'agit de la distance entre la paroi intérieure d'un trou et celle d'un autre, et non de la distance entre les pastilles. Il est essentiel de distinguer ces mesures.
Si l’espacement entre les trous est trop petit, quels sont les problèmes potentiels ?
- Si les trous d'un même réseau sont trop proches, ils peuvent provoquer des trous cassés, des bavures et d'autres défauts qui affectent l'apparence et l'assemblage.
- Pour les trous dans différents réseaux, un espacement insuffisant pourrait provoquer des trous cassés, des bavures ou même des courts-circuits en raison de la effet capillaire.
Effet capillaire (effet d'aspiration des copeaux) : L'effet capillaire est dû à la rotation à grande vitesse du foret et à la pression qu'il exerce sur le matériau du circuit imprimé. Cela peut ramollir la fibre de verre à l'intérieur du circuit, entraînant des problèmes tels qu'une mauvaise formation des trous et des courts-circuits lorsque le cuivre pénètre dans ces zones ramollies.
Conformément aux directives IPC-A-600G :
Pour l'effet de capillarité, B ne doit pas réduire l'espacement des pistes en dessous du minimum requis par les spécifications d'approvisionnement, et A ne doit pas dépasser 80 mm (3.150 po). Il en va de même pour l'espacement des trous.
Un autre effet négatif causé par un faible espacement des trous est l' effet CAF (filamentation anodique conductrice) :
- Effet CAF:Il s'agit d'ions de cuivre migrant le long des microfissures dans la résine ou la fibre de verre entre les conducteurs dans des conditions de tension et de température élevées, entraînant des courants de fuite.
- Cela se produit lorsque le circuit imprimé/carte de circuit imprimé fonctionne dans des environnements à haute température et à forte humidité, ce qui entraîne une mauvaise isolation entre les conducteurs et, à terme, des courts-circuits. La CAF se produit généralement entre les vias, ou entre les vias et les pistes, ou encore entre les pistes externes, réduisant l'isolation et entraînant une défaillance.
Contrôles de fabricabilité de l'espacement des trous :
1. Vias de réseau identiques : Si deux vias sont trop proches lors du perçage, l’efficacité du perçage du circuit imprimé peut être compromise. Après le perçage du premier trou, le matériau entre les trous peut devenir trop fin, ce qui entraîne des forces inégales sur le foret, un refroidissement irrégulier et la rupture du foret. Cela conduit à une mauvaise formation des trous ou à des vias non connectés.
2. Différents vias de réseau : Chaque couche d'un circuit imprimé nécessite une pastille de via avec des conditions environnementales spécifiques, notamment la proximité des pistes. Un espacement insuffisant peut entraîner une perte de connexion du cuivre sur certaines pastilles de via, et potentiellement des courts-circuits. Pour éviter cela, une distance de sécurité de 3 mils entre les différents vias de réseau est essentielle.
3. Espacement des trous de composants de réseaux différents : De légers décalages d’alignement lors de la production peuvent affecter l’espacement entre les trous de composants de réseaux différents. Dans ce cas, la distance de sécurité est assurée par un ébarbage de la pastille. Cet ébarbage peut engendrer des formes irrégulières ou, dans le pire des cas, provoquer la rupture du trou ou un court-circuit lors du soudage.
4. Voies aveugles et enterrées :
- Aveugle Vias:Ce sont des vias qui relient les couches internes aux couches externes mais ne traversent pas l'ensemble du PCB.
- Vias enterré:Ceux-ci connectent uniquement les couches internes et sont invisibles depuis la surface du PCB.
Lorsque l'espacement entre les vias borgnes et enterrés est trop faible, voire inexistant, il en résulte un « trou empilé ». La conception peut rencontrer des difficultés de fabrication, notamment lorsque l'emplacement des vias ne permet pas une connexion correcte. Dans ce cas, un procédé spécial est nécessaire pour garantir la connexion électrique des vias après le perçage. Il consiste à terminer le perçage des vias enterrés avant le placage, puis à percer les vias borgnes.
