銅充填ビアとは何ですか？

プリント回路基板は、PCB層間で信号を転送するコンジットであるビアなしでは機能しません。 PCBの製造中に、メーカーはボード基板に銅の層を追加します。この銅層は、トレースを導電性にするだけでなく、ボードに開けられた穴の間に各PCB層を接続します。その後、製造元はビアをそのままにして、銅メッキを独自に使用して信号を転送できます。ただし、容量を増やすために、メッキされた貫通穴を別の導電性材料で満たすこともできます。

銅で満たされたビアを作成するために、メーカーはエポキシ樹脂と銅で貫通穴を埋めます。余分な材料はボードの製造にコストを追加しますが、銅で満たされたビアはPCBを特定のアプリケーションにより適したものにします。銅充填ビアは、他の導電性充填では提供されない機能も備えています。このガイドでは、銅を充填したビアの主な目的と、それらがPCB設計を強化する方法について説明します。

充填プロセス経由

スルーホールに銅を充填する場合、製造業者は、外層を厚くしすぎないように、ビアに銅の均一な層を作成することに注意を払う必要があります。適切な手法を使用しないと、銅が過剰に生成され、PCBの重量が増加したり、トレースに銅が過剰に追加されたりする可能性があります。その結果、仕様を満たせなかったり、欠陥が生じたり、コストが増加したりします。ビアホールがこれまでになく小さくなっているため、これらの要件を遵守することは、厳しい設計仕様を満たすために不可欠になります。

充填方法による古典的な銅は、穴を埋めるために純銅を使用することを含みます。ただし、このアプローチでは、多くの場合、ボイドが形成され、汚染物質が銅の中央に閉じ込められます。このボイドは、将来の製造ステップで加熱されるとガスを放出し、PCBの銅層間の接続を破壊する穴を作成する可能性があります。この問題に対処するための現在の戦略には、充填によってブラインドの上部にくぼみを残し、貫通穴に「X」パターンの接続を作成することが含まれます。

銅充填ビアの利点

銅で満たされたビアを備えたPCBには、銅でメッキされたビアしかないボードに比べて次の利点があります。

• 熱伝導率： ビアに銅を充填すると、熱伝導率が向上します。高熱を伴うアプリケーションでは、ボードから熱を遠ざけることで、ボードの寿命を延ばし、欠陥を防ぎます。銅の高い熱伝導率はこの熱を引き付け、PCBの重要な領域から遠ざけます。ボードのさまざまな部分に移動する代わりに、熱はボードの一方の側からもう一方の側に銅を通って移動します。
• 電気伝導率： 銅で満たされたビアは、ボードの一方の側からもう一方の側に流れるために強い電流を必要とするアプリケーションにも適しています。銅の導電性により、PCBに過負荷をかけることなく、大電流をより深い層に流すことができます。この容量のために、設計者は高電圧レベルを経験するPCB用の銅で満たされたビアを要求することがよくあります。

充填ビアとメッキスルーホールアプリケーション

銅を充填したビアを備えたPCBは容量を追加しましたが、貫通穴がメッキされたPCBよりも製造コストが高くなります。状況によっては、銅で満たされたビアに関連する追加の信頼性が必要です。ただし、PCBは、銅トレースと一緒に銅メッキのみが適用されたビアを使用して、特定のアプリケーションに対応することもできます。

PCBのビアを決定するときは、アプリケーションの熱と電圧の強度を考慮する必要があります。低応力のアプリケーションでは、適切に製造されたスルーホールがメッキされたPCBは、欠陥なく機能します。一方、銅で満たされたビアを備えたPCBは、高電力、無線周波数、マイクロ波、およびLEDアプリケーションによって提示される条件に耐えることができます。これらのタイプのPCBを実行する高出力集積回路は、銅で満たされたビアが耐えることができる電流を使用しますが、メッキされたスルーホールは使用しません。

銅と銀の導電性エポキシ

PCBのビアに銅を充填することに加えて、製造業者は銀の導電性エポキシ樹脂を使用するオプションもあります。銀の導電性エポキシ樹脂は、その価値が高いため、ビアを充填するための論理的な選択のように見えるかもしれませんが、銅はより効果的に機能します。銀エポキシと比較して、銅には次のものがあります。

• より高い熱伝導率
• より高い電気伝導率
• より費用効果の高い価格
• より長い寿命
• 信頼性の向上
• 高出力アプリケーションの容量の向上

より経済的な価格で、銅を充填したビアは銀エポキシビアの能力を上回ります。それらのより高いレベルの熱伝導率および電気伝導率により、過剰な熱をより効果的に向け直すことができます。銅製ビアは、過負荷になることなく、より高い電圧レベルも処理します。

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