最適な PCB ビアオプションを選択するための 9 つのヒント

PCBビアは、2 つの PCB レイヤー上のパッド、トレース、およびポリゴンを熱的または電気的接続を介して接続する銅のシリンダーで構成されています。ビアにより、PCB層間の熱および電気エネルギーの通過と分配が可能になります。

たとえば、PCB レイヤーが伝送できるエネルギー量が多いほど、より多くのビアが必要です。したがって、PCB ビアの設計および開発プロセスは非常に重要です。

すべての PCB 設計者は、存在する PCB ビアの種類、基板への影響、それらがいつ役立つかを理解する必要があります。この記事が私たちに教えてくれるのは、これらのこと、そしてさらに多くのことです。これらのヒントを見てみましょう。これらのヒントを使用すると、最高の PCB 設計が得られます。

経由のオプション

ビアには、ブラインドビア、埋め込みビア、スルービアの 3 つの主なタイプがあります。

1. ブラインドビア:外部と内部の PCB 層の間にあり、相互に接続されています。

2. 埋め込みビア:2 つの内部 PCB 層の間にあり、相互に接続されています。

3. 貫通ビア:2 つの外部 PCB 層の間にあり、一方を他方に接続します。

その他のタイプの PCB ビアには以下が含まれます:

1. マイクロビア：高密度相互接続の可変長接続に使用される複雑な PCB ビアオプション。

2. Via-in-pad:最も複雑な PCB ビアオプションで、2 つの外部基板表面の間、または外部基板と内部基板接続の間で、例外的なピッチ角でコンポーネントをルーティングするために使用されます。

どの種類を使用すればよいですか?

スルービアは 2 層 PCB に適しています。より複雑な PCB では、埋め込みビアとブラインドビアの使用を検討できます。 Via は 3 つの中で最も費用対効果が高く信頼性が高く、Buried Via は最も高価で安全性が最も低くなります。信頼性の問題と費用のかかる性質に加えて、埋め込みビアはトラブルシューティングが困難です。

低コストで信頼性が高いため、一部のメーカーはブラインドビア PCB の代わりにスルービアを使用することがよくあります。しかし、この方法では不要な穴が作成され、PCB 層間の他の接続に干渉する可能性があります。一方、ブラインドビアは、接続されている 2 つのレイヤーの間に不要な穴を作成するだけです。

最後に、PCB 設計の目的に利用できるすべてのオプションを検討し、最良の選択を選択してください。

ビアのサイズは?

任意のビアサイズを指定できますが、PCB 上のビアを同じサイズにします。異なるビアサイズを使用する場合は、異なるドリルサイズを使用する必要があります。各メーカーには最小ドリル径があり、その能力に収まらない幅を選択すると、ジョブを受け入れない場合があります.

指定したビアサイズが大きすぎると、多くの PCB スペースが消費され、ルーティングが困難になりますそして、PCB の製造コストが高くなります。指定されている場合、ビアのサイズは、メーカーが推奨する最小直径サイズよりも小さくなっています。製造業者にとって仕事が難しくなり、プロセス全体の費用が高くなります。最善の策は、1 つのメーカーにこだわらないように、多くのメーカーが推奨する最小ビア径以上のビアサイズを取得することです。

希望する PCB メーカーがある場合は、希望する最小ドリルサイズについて尋ねるか、その会社の Web サイトの機能セクションをチェックして、ビアの選択を確認してください。

多くの小さなビア PCB ボードに最適な場所ですが、すべての大きな PCB ではありませんが、すべての熱伝導と熱伝導の後にビアが配置されます。問題は、単一の大規模なビアが故障した瞬間にボード全体が故障することです。

導電性充填剤または非導電性エポキシ充填剤?

非導電性フィルは、導電性フィルよりも費用対効果が高く、ほとんどの PCB 信号配線プロジェクトで十分です。ほとんどの場合、導電性充填剤よりも非導電性エポキシ充填剤の方が適しています。導電性充填材とは異なり、非導電性充填材は基板の破損と故障を防ぎ、PCB の冷却と加熱に応じてそれぞれ収縮および膨張します。

非導電性エポキシはボード間の熱伝導性を妨げるため、熱伝導性が最も重要な場合は、PCB サーマルビアとして伝導性フィルを使用することをお勧めします。名前が示すように、非導電性エポキシ充填剤は、銅メッキされた表面を介して干渉することなく電気エネルギーを伝達できます。

内部層配線用のスタックビアの使用を最小限に抑える

Stacked Via は PCB の Via オプションで、Blind Via の代わりに使用されます。これは、配線の問題により順次積層が不可能になるためです。ブラインドビアの終端層が別のブラインドビアまたは埋め込みビアが配置されている場所に配置されている場合、その後のラミネートの問題が発生する可能性があります。

スタックビアの利点は、複数のビアを互いに積み重ねることができるため、PCB ルーティングにより多くのスペースを提供できることです。ただし、同じ場所に異なるビアを積み重ねると、ボードの特定の部分が弱くなり、ボードの故障につながる可能性があります。

スタックビアの製造には他のビアオプションよりもはるかに高い精度が必要なため、内部配線にはスタックビアの使用を最小限に抑えるように努めてください。

設計でブラインドビアと埋め込みビアを使用する場合

パスと呼ばれるワイヤルーティングは、PCB または集積回路 (IC) の組み立てにおけるアクティブなコンポーネントの「配置手順」に従います。これには、ワイヤーを使用してボード上のすべての有効成分を接続することが含まれます。

高速 PCB 設計は、通常、接続、コンポーネントレイアウト、ハウジングなどのボードの物理的機能の影響を受けます。これらの物理的特徴は、通常、高速 PCB の完全性に影響を与えます。

高品位マルチメディアインターフェイス (HDMI) などの高速信号を使用して PCB を配線する場合は、PCB 設計でブラインドビアまたは埋め込みビアを使用します。このようにして、標識とコンポーネント接続の完全性がより一層保護されます。

テントビアを使用する際のヒント

一部のビアは、PCB 表面まで拡張されません (たとえば、埋め込みビア)。一部は PCB 表面まで伸びています (たとえば、ビア)。 PCB 基板表面に伸びるビアは、閉じているか開いています。クローズド PCB ビアは、テントビアと呼ばれます。

PCB メーカーがはんだを使用してビアホールを覆い、ボード上の露出パッドの数を減らすと、テントビアが作成されます。

トゥームストーンやはんだブリッジを防ぐために、テント付きビアができるだけ平らであることを確認してください。はんだ付け時にアクティブなコンポーネントの一部が分離する状況。

Via-in-Pad 使用時のヒント

Via-in-pad は難しく、オプションを介して配線するため、より多くの時間と費用がかかります。ただし、利点もあります。ボードサイズに制限がある場合は、パッド内ビア配線で十分です。配線オプションの制限、または PCB コンポーネントの接続ポイントの制限。したがって、このタイプのパスはボールグリッドアレイ (BGA) およびチップスケールパッケージ (CSP) に役立ちます。

Via オプションに関しては、ニーズを満たすことができる最も単純なオプションを選択するのが最善の策です。これに沿って、Via-in-pad を最後の手段にしてください。これはすべての中で最も複雑です。他の PCB 配線オプションでは PCB のニーズに十分に対応できない場合にのみ使用してください。 PCB を決定する際は、PCB のニーズ、ボードの信頼性、シグナルインテグリティ、およびボードの製造可能性を考慮してください。