Qu'est-ce que le via-in-pad ?
Le via-in-pad (VIP) est exactement ce que le nom suggère : un trou métallisé ou un microvia placé à l'intérieur du pad cuivre d'un composant en surface-mount, au lieu d'être "dog-boné" vers une plage séparée. Il est devenu inévitable vers 2010, quand les BGA pas 0,5 mm sont devenus standard, et il est aujourd'hui la base pour tout ce qui comporte un pad masse de QFN ou un BGA fine-pitch.
Bien fait, le VIP réduit la taille de votre carte, améliore les performances thermiques et nettoie le routage d'évasion BGA. Mal fait, il mèche la soudure dans le barrel du via pendant la refusion, affame le joint et produit des défauts head-in-pillow que l'AOI peut signaler mais que le client trouve en premier. Ce guide couvre les arbitrages de coût, les quatre variantes courantes de VIP et quand vous en avez réellement besoin, à partir de ce que nous voyons quotidiennement sur la ligne SMT chez Energetika-VDS à Strumica.
Les quatre variantes de VIP
| Variante | Process | Risque de mèche soudure | Surcoût typique | Quand l'utiliser |
|---|---|---|---|---|
| VIP non rempli | Via métallisé, sans remplissage | Élevé | +0 % | Jamais au-dessus de 0,65 mm de pas ; OK pour pads thermiques sur cartes basse fiabilité |
| VIP tenté | Vernis épargne au-dessus du via | Moyen | +3-5 % | Prototypes amateurs / très bas coût uniquement |
| Rempli (époxy non conducteur) + cape Cu | Remplissage résine, recouvert métallisé, planarisé | Très faible | +12-18 % | Par défaut pour BGA 0,5-0,65 mm, pads thermiques QFN |
| Rempli (époxy Ag conducteur) + cape Cu | Résine chargée argent, recouvert métallisé | Très faible + Rth faible | +20-25 % | QFN haute puissance, masses RF, automobile |
Les chiffres ci-dessus correspondent à une carte 4 couches 100x100 mm à 100 pièces chez un atelier UE typique. À 10 pièces, le surcoût en pourcentage double à peu près, car le VIP comporte un NRE fixe pour le cycle de remplissage.
Quand le VIP est-il réellement obligatoire ?
Le VIP est véritablement requis, pas seulement souhaitable, dans ces cas :
- Pas BGA ≤ 0,5 mm. Le dog-bone d'évasion ne tient physiquement pas. Vous avez besoin du VIP ou vous redessinez le BGA hors de la carte.
- BGA pas 0,65 mm avec grille > 9x9 billes. Vous manquez de canaux dans les couches internes sans VIP.
- Pads thermiques QFN avec > 4 vias thermiques. Les vias à l'intérieur du pad doivent être remplis et capés ou le volume de soudure tombe sous les limites IPC-A-610 Class 2.
- Cartes plus fines que 0,8 mm avec stack HDI. Le microvia-in-pad est la seule interconnexion viable.
- Masses à fort courant où l'array de vias porte > 5 A. Un VIP conducteur rempli baisse le Rja de 15-30 %.
Pour les BGA pas 0,8 mm, vous pouvez généralement encore dog-boner si vous avez 4+ couches internes. Pour les BGA pas 1,0 mm, économisez : le dog-bone fait l'affaire.
Routage d'évasion BGA : le vrai moteur
La raison d'être du VIP est le routage d'évasion. Prenez un BGA pas 0,5 mm, 15x15 billes. Sans VIP, il vous faut entre deux billes un canal assez large pour une piste plus deux dégagements. À 75 µm de piste / 75 µm de dégagement standard, vous avez exactement zéro place. Avec un VIP sous chaque bille, vous routez sur la couche interne directement sous la bille, pas besoin de canal.
Règle d'estimation pour le nombre de canaux BGA sur un process 100 µm trace/espacement :
| Pas BGA | Canaux de piste entre billes | Couches nécessaires (15x15) sans VIP | Couches avec VIP |
|---|---|---|---|
| 1,0 mm | 2 | 4 | 2-4 |
| 0,8 mm | 1 | 6 | 4 |
| 0,65 mm | 1 (serré) | 8-10 | 4-6 |
| 0,5 mm | 0 | Non routable | 6 (HDI) |
| 0,4 mm | 0 | Non routable | 8 (HDI, μvia) |
Si votre stack-up passe de 4 à 6 couches juste pour dog-boner un BGA, le VIP s'autofinance généralement. Faites la somme du delta carte nue contre le surcoût VIP avant de vous engager.
Comment spécifier le VIP sur votre note fab
Une ligne propre dans la note fab ressemble à :
Vias in pad : trou fini 0,20 mm, métallisation Cu 25 µm min, remplis d'époxy non conducteur (Taiyo THP-100DX1 ou équivalent), planarisés, capés Cu 20 µm min, ENIG sur la cape. S'applique à tous les vias dans les pads SMD des composants U1, U4, U7.
Ce qui dérape si vous ne spécifiez pas les quatre :
- Pas de matériau de remplissage spécifié : le fabricant prend le moins cher, généralement de l'époxy Ag conducteur. Bien pour les masses, mauvais pour les vias signal à cause du décalage de capacité.
- Pas de spécification de planarisation : vous avez un creux, le dépôt de pâte varie de plus de 30 %, le rendement refusion chute.
- Pas d'épaisseur de cape : les capes fines cassent au bord pendant la refusion, ouvrant des micro-chemins de mèche soudure.
- Pas de désignation de composant : le fabricant remplit chaque via de la carte et votre coût unitaire double.
Sur chaque devis que nous passons via l'estimateur de devis, la deuxième question après le pas est "y a-t-il des vias dans les pads BGA ?", parce que cela change à la fois le coût carte nue et le rendement assemblage.
Réalité du coût
Sur une carte 4 couches 80x60 mm, 4 BGA (pas 0,5 mm), 250 vias-in-pad au total, série de production 200 pièces chez un fab UE Tier-2 en mai 2026 :
| Ligne | Sans VIP (non constructible) | Avec VIP rempli+capé |
|---|---|---|
| Coût carte nue / pc | n/a (8 couches nécessaires) | 11,40 € (6 couches + VIP) |
| Coût carte nue / pc, alternative 8 couches sans VIP | 14,80 € | n/a |
| Coût assemblage / pc | 9,20 € | 8,60 € |
| Total / pc | 24,00 € | 20,00 € |
Le réflexe "le VIP coûte cher" est souvent faux dès qu'on prend en compte l'économie de couches. Faites le calcul.
Où cela s'inscrit dans notre workflow
Energetika-VDS traite les cartes VIP de manière routinière sur notre ligne DDM Novastar SPR-45 / LS60 / GF-120HT. Nous ne devisons pas un BGA pas 0,5 mm sans VIP rempli+capé, parce que nous avons vu les modes de défaillance trop souvent. Si votre fab ne propose pas de remplissage époxy avec cape Cu, nous vous orienterons vers l'un des partenaires UE que nous utilisons via le sourcing composants et le support production ; typiquement Würth Elektronik ou un niveau équivalent.
Pour les builds au stade prototype où le coût VIP pique, l'alternative est de relâcher au pas 0,65 mm et de sauter le VIP pour le proto, puis de passer au VIP pour la production. Nous le faisons en permanence sur les projets de transfert de production. Pour la traçabilité complète de quelles cartes portent quelle spécification VIP, voir qualité et traçabilité.
Questions fréquentes
Qu'est-ce que le via-in-pad ? Un via métallisé placé à l'intérieur d'un pad SMD cuivre, utilisé à la place du routage du via vers une plage séparée, requis pour les BGA fine-pitch et la plupart des pads thermiques QFN.
Quand utiliser le VIP ? Obligatoire pour les BGA pas ≤ 0,5 mm, fortement recommandé pour l'évasion BGA pas 0,65 mm et pour les pads thermiques QFN avec plus de 4 vias thermiques. Optionnel partout ailleurs.
Combien coûte le via-in-pad ? Typiquement +12-25 % sur le coût carte nue selon le matériau de remplissage et la cape de métallisation, plus un petit NRE par conception. Souvent compensé par la réduction du nombre de couches que le VIP permet.
Rempli contre non rempli : lequel choisir ? Rempli-et-capé (époxy non conducteur + cape Cu) est le choix par défaut sûr. Le VIP non rempli mèche la soudure pendant la refusion et n'est acceptable que sur les pas plus grossiers avec des cibles de basse fiabilité.
Energetika-VDS assemble-t-il des cartes VIP ? Oui, le VIP est standard sur la plupart de nos travaux d'assemblage SMT. Nous tournons en IPC Class 2 par défaut avec capacité Class 3 pour les clients médicaux et industriels.