Construisez une meilleure pile de vias en tenant compte du processus d'assemblage de votre carte.

Construction par capuchon (Cap) vs. Construction par feuille (Foil)

Les **circuits imprimés** sont fabriqués selon **deux méthodes principales** : **"Cap" (capuchon)** ou **"Foil" (feuille)**.
Le choix du procédé détermine **les options de vias** et le **nombre de cycles de laminage nécessaires**.

Construction par feuille (Foil Construction)

Dans la **construction par feuille**, les fabricants commencent par **percer, électroplaquer et graver** un **noyau recouvert de cuivre**, qui deviendra la **couche la plus interne** de la carte.
Ensuite, des **couches de préimprégné (prepreg) et de cuivre** sont **laminées** sur ce noyau, puis **percées, électroplaquées et gravées** à nouveau.
Ce processus se répète **jusqu'à ce que toutes les couches aient été ajoutées**, avec une limite généralement comprise entre **18 et 24 couches**.
Après le **dernier laminage**, la carte est percée, électroplaquée et gravée pour créer des **vias traversants (through-hole vias).**

Les cartes à **très grand nombre de couches** (comme une carte **96 couches** utilisée pour la validation d'un microcontrôleur) sont souvent fabriquées en **empilant plusieurs sous-ensembles de couches**.

Les **microvias** peuvent être ajoutés pour **relier les couches 1 et 2** ou **les couches 3 et 4**.
Pour relier les couches **1 et 3**, un concepteur peut :
– Créer un **via traversant** entre les couches **2 et 3**
– Ajouter un **microvia décalé** entre les couches **1 et 2**
– Finalement, ajouter un **via traversant après le laminage de toutes les couches.**

Construction par capuchon (Cap Construction)

Dans la **construction par capuchon**, plusieurs **noyaux recouverts de cuivre** sont **percés, électroplaqués, gravés, puis laminés ensemble**.
Si aucun **via borgne ou enterré** n'est nécessaire pour relier les noyaux, plusieurs noyaux peuvent être joints en un **seul cycle de laminage**.

Comment fabrique-t-on un via ?

Vias mécaniques

Après le laminage de **multiples couches de cuivre et de matériau diélectrique** dans une **presse à huile chaude**,
une **perceuse haute précision** perce l’**ensemble du circuit** ou une **sous-structure**, en formant les emplacements des **vias mécaniques**.

Ensuite :
1. Le panneau est placé dans un **laminateur à film sec**, où une **image négative du circuit** est projetée sur le film.
2. Ce procédé **durcit** la couche protectrice et l'adhère au cuivre sous-jacent.
3. Le **film non durci** est retiré, exposant les zones de cuivre destinées aux **pistes, aux plans de masse et aux vias**.
4. Le panneau est **plongé dans un bain d’électroplacage**, où le cuivre **remplit les vias** et **épaissit le cuivre exposé**.
5. Enfin, la carte est **gravée**, retirant **tout le cuivre non plaqué** et une fine couche du cuivre plaqué.

Tous les **vias mécaniques** (**enterres, borgnes et traversants**) sont formés selon ce procédé.
Les vias **borgnes et enterrés** prennent leur nom **après les cycles de laminage supplémentaires**.

Microvias

Les **microvias** sont généralement créés pour **relier une couche à la suivante** dans une **construction par feuille (Foil Construction)**.
Dans certains cas, un **microvia peut traverser deux couches**, mais en général, ils sont **empilés (stacked) ou décalés (staggered)**, une couche à la fois.

Leur fabrication suit ce processus :
1. Un **laser perce** à travers la **couche supérieure de cuivre** et le **matériau diélectrique sous-jacent**.
2. L’**épaisseur totale** du diélectrique et du cuivre est égale au **diamètre minimum du via**.
3. Les **microvias peuvent être remplis** de différentes manières, mais **le cuivre électroplaqué est l’option la plus courante**.

Pourquoi avez-vous besoin de savoir tout cela ?

Une fois que vous connaissez les processus de base nécessaires à la fabrication de votre carte, vous pouvez déterminer si les vias spécifiés peuvent être formés dans votre circuit imprimé. Vous pourrez alors commencer à économiser sur votre prochaine conception en réduisant le nombre de cycles de laminage et de formation des vias.

Lorsqu’une **différence de potentiel** existe aux bornes d’une **résistance**, les charges se déplacent jusqu’à ce que cette **différence de potentiel devienne nulle**.
Si aucune **voie de sortie** n’est disponible pour les charges, chaque charge traversant la résistance **réduit légèrement la différence de potentiel**, ce qui diminue progressivement le **débit du courant**.
Ce comportement est à l’origine de la **courbure exponentielle caractéristique** des circuits **RC**.

Filtre RC

Lorsque **l’interrupteur S1 est fermé**, **R2 est directement relié à la masse** et **R1 ne fait que dissiper de la chaleur**.
Dans ce cas, **C1 et R2 sont les seuls composants pertinents** pour l’analyse du **filtre RC**.

Lorsque **S1 est ouvert**, **R2 est connecté à Vcc via R1**, ce qui signifie que **R1, R2 et C1 doivent être pris en compte** dans les calculs du filtre.

Choix du condensateur pour le filtre RC

Nous avons un large choix de **valeurs de condensateurs**.
L’objectif est de sélectionner un composant avec :
– **Faible inductance série équivalente (ESL)**
– **Faible résistance série équivalente (ESR)**
– **Un coût réduit**

Ces critères **orientent notre choix vers les condensateurs céramiques multicouches (MLCC)**.
Puisque nous utilisons déjà **des condensateurs céramiques de 0,1 μF** à plusieurs endroits dans le circuit, nous pouvons simplement en utiliser un ici.
À ce stade, ce choix est **arbitraire** et non basé sur un calcul précis.

La **fiche technique de l’interrupteur** indique un **temps de stabilisation de 5 ms (0,005 s)**.
Si ce temps était plus long, comme **10 à 20 ms** (typiquement observé avec un **relais**), nous pourrions envisager un **condensateur de plus grande valeur**, aux alentours de **1 µF**.

Notre objectif est de concevoir un **circuit RC** qui assure la **transition entre Vcc et l’état bas logique** en **5 ms ou plus**.

Choix de la résistance pour le filtre RC en phase de décharge

Et nous choisirions une résistance de valeur similaire de la série E24, soit 43 kΩ, avec les grandes tolérances des condensateurs et des résistances, cela n'a pas beaucoup de sens de sélectionner une résistance plus précise que celle-ci.

Résistance de rappel

La fonction d'une résistance de rappel est de garantir qu'une entrée numérique se trouve dans un état logique défini lorsqu'aucun autre élément du circuit n'agit sur l'entrée. Lorsque le commutateur s'ouvre, l'entrée numérique « Dig » est connectée à Vcc via les résistances R1 et R2, elles doivent donc toutes deux être incluses dans le calcul.

Une valeur de 30 mA peut facilement dépasser la puissance de sortie recommandée pour certaines petites piles bouton. Il est donc indispensable d'utiliser une résistance supérieure à 110 Ω. N'oubliez pas non plus que plusieurs interrupteurs peuvent être actionnés simultanément, ce qui consomme beaucoup d'énergie sur une petite alimentation. Dans ce cas, il est conseillé de diminuer la capacité et d'augmenter la résistance afin de réduire le courant traversant la résistance de rappel.

Chaque transition peut provoquer un bruit électromagnétique et déclencher l'entrée d'un circuit intégré. Imaginez le commutateur ci-dessus utilisé dans une application de comptage. Chaque pression sur le commutateur peut être considérée comme 10 comptages par un circuit intégré.

LED RVB adressables

Les LED RVB adressables utilisées dans ce circuit fonctionnent sur un rail d'alimentation de 5 V et une logique de 5 V. Bien qu'une alimentation de 3,3 V puisse probablement suffire, des rebonds de masse et des chutes de tension à l'intérieur des LED pourraient poser problème. Un convertisseur de niveau logique est donc créé à partir d'un MOSFET canal N. Le circuit intègre un condensateur de dérivation et un condensateur de masse pour chaque LED afin de réduire le bruit, en partant du principe que les LED peuvent être éloignées les unes des autres. Le condensateur de 0,1 µF doit être placé au plus près de la LED, tandis que le condensateur de 10 µF doit être placé juste de l'autre côté.

Buzzer piézo

Lorsque les cristaux sont exposés à des champs électriques, ils fléchissent et se déforment.

En attachant le cristal à une substance qui ne fléchit pas en présence de champs électriques, des contraintes différentielles peuvent être utilisées pour faire vibrer les molécules d'air à des fréquences audibles.