PCB技術 - PCBブラインド穴とPCB埋め込み穴定義（ブラインド穴、貫通穴、埋め込み穴）

高速PCB設計において、ビア設計は重要な要素である。穴、穴の周囲のパッド領域とPOWER層分離領域から構成されています。通常、ブラインド埋め込みPCB、埋め込みPCB、スルーホールPCBの3つのタイプに分けられます。PCB設計過程において、過孔寄生容量と寄生インダクタンスの分析を通じて、高速PCB過孔設計におけるいくつかの注意事項をまとめた。

現在、高速PCB設計は通信、コンピュータ、グラフィック画像処理などの分野に広く応用されている。すべてのハイテク付加価値電子製品の設計は低消費電力、低電磁放射線、高信頼性、小型化と軽量化の特徴を追求している。上記の目標を達成するために、ビア設計は高速PCB設計の重要な要素の1つである。

1.ビアビアビアは多層PCBプラント設計における重要な要素の1つである。ビアは主に3つの部分からなり、一部はビアである。もう1つは穴の周囲のパッド領域であり、3つ目はPOWER層の分離領域です。スルーホールのプロセスは、スルーホール壁の円筒形表面に化学堆積により金属をめっきし、接続する必要がある銅箔を中間層に接続し、スルーホールの上下側を通常のパッドにすることである。形状は上下側の線路に直接接続してもよく、接続しなくてもよい。貫通孔は、電気的接続、固定、または位置決め装置として機能することができる。

貫通孔は一般的に三つの種類に分けられる：盲孔、埋め孔、貫通孔。ブラインドホールはプリント基板の上面と底面に位置し、一定の深さを持っている。表面線と下の内部線を接続するために使用されます。穴の深さと穴の直径は通常一定の割合を超えない。埋め込み穴とは、プリント基板の内層に位置する接続穴であり、基板表面には延びていない。ブラインドホールと埋め込み穴はいずれも回路基板の内層に位置し、積層前にスルーホール形成プロセスによって完成し、スルーホールの形成過程でいくつかの内層を重ねることができる。回路基板全体を貫通する貫通孔は、内部相互接続または素子としての取り付け位置決め孔に使用することができる。スルーホールは加工中に実現しやすく、コストが低いため、汎用のプリント基板スルーホールを採用した。ビアの分類を図2に示す。

2.ビアの寄生容量ビア自体はグランドに寄生容量を有する。ビアの接地層上の分離孔の直径がD 2、ビアパッドの直径がD 1、PCBの厚さがT、プレート基板の誘電率が島であれば、ビアの寄生容量はC=1.41島TD 1/（D 2-D 1）に類似する

ビア寄生容量が回路に与える主な影響は、信号の立ち上がり時間を長くし、回路の速度を下げることである。容量値が小さいほど、効果は小さくなります。

3.ビアの寄生インダクタンスビア自体に寄生インダクタンスがある。高速デジタル回路の設計では、ビアの寄生インダクタンスによる危害は寄生容量の影響よりも大きいことが多い。ビアの寄生直列インダクタンスはバイパスコンデンサの機能を弱め、電力系統全体のフィルタリング効果を弱める。Lがビアのインダクタンス、hがビア長、dが中心孔径であり、ビアの寄生インダクタンスはL=5.08 h[ln（4 h/d）+1]と類似していることが公式から分かるように、ビア径がインダクタンスに与える影響は小さく、ビア長がインダクタンスに与える影響は最も大きい。

4.非貫通孔技術非貫通孔は、ブラインド孔と埋め込み孔を含む。非貫通孔技術において、ブラインド孔と埋め込み孔の応用はPCBのサイズと品質を大幅に低下させ、層数を減少させ、電磁互換性を高め、電子製品の特性を増加させ、コストを低減させ、また設計作業をより簡単かつ迅速にすることができる。従来のPCB設計と加工では、スルーホールは多くの問題をもたらします。まず、それらは大量の有効空間を占めており、次に、多層PCBの内層配線にも大きな障害をもたらしている大量の貫通孔が1箇所に密集して堆積している。これらの貫通孔は配線に必要な空間を占め、電源と接地を密に通過する。導線層の表面も電源アース層のインピーダンス特性を破壊し、電源アース層を故障させる。従来の機械的穴あけ方法は、非貫通穴あけ技術の作業量の20倍になるだろう。PCB設計では、パッドとビアのサイズは徐々に小さくなっているが、プレート層の厚さが比例して小さくならないと、ビアのアスペクト比が増加し、ビアのアスペクト比の増加が信頼性を低下させる。先進的なレーザー穴あけ技術とプラズマドライエッチング技術の成熟に伴い、非貫通性の小さなブラインド穴と小さな埋め込み穴の応用が可能になった。これらの非貫通孔の直径が0.3 mmであれば、寄生パラメータは元の通常孔の約1/10となり、PCBの信頼性が向上する。非貫通ビア技術を採用しているため、PCBに大きなビアが少ないため、より多くの配線スペースを提供することができます。残りのスペースは、EMI/RFI性能を向上させるために大面積シールドに使用できます。同時に、内層はさらに多くの余剰空間を利用して設備と重要なネットワークケーブルを部分的に遮蔽することができ、それに最適な電気性能を持たせることができる。非貫通孔の使用はデバイスピンをより容易に扇動させ、BGAパッケージデバイスなどの高密度ピンデバイスの配線をより容易にし、配線長を短縮し、高速回路のタイミング要件を満たす。

5.通常PCBにおけるビア選択通常PCB設計では、ビアの寄生容量と寄生インダクタンスがPCB設計に与える影響は小さい。1-4層PCB設計では、0.36 mm/0.61 mm/1.02 mm（通常はドリル/パッド/POWER分離領域を選択）の穴明けが良い。電源線、アース線、クロック線などの特殊な要求がある信号線については、0.41 mm/0.81 mm/1.32 mmのビアを選択することも、実際の状況に応じて他のサイズのビアを選択することもできます。

6.高速PCBにおけるスルーホール設計以上のスルーホール寄生特性の分析により、高速PCB設計において、簡単に見えるスルーホールは回路設計に大きなマイナス影響を与えることが多いことが分かる。オーバーホール寄生効果による悪影響を低減するために、設計では、（1）合理的なオーバーホールサイズを選択することができる。多層汎用密度PCB設計には、0.25 mm/0.51 mm/0.91 mm（ドリル/パッド/POWER分離領域）のビアを使用することが好ましい、いくつかの高密度PCBでは、0.20 mm/0.46でも使用できます。mm/0.86 mmのビアでは、非貫通ビアを試してみることもできます。電源または接地ビアについては、インピーダンスを低減するためにより大きなサイズを使用することが考えられる、（2）PCB上のビア密度を考慮すると、POWER隔離面積は大きいほど良く、通常D 1=D 2+0.41、（3）PCB上の信号トレースはできるだけ多く変更すべきではなく、つまり、ビアリングはできるだけ減少すべきである、（4）より薄いPCBを使用することは、ビアの2つの寄生パラメータを減らすのに有利である、（5）電源と接地ピンは近くの穴を通して作らなければならない。ビアとピンの間のリード線は、インダクタンスを高めるので、短い方が良いです。同時に、電源と接地リード線はできるだけ厚くして、インピーダンスを下げるべきである。（6）信号層のビア付近に接地ビアを配置し、信号に短距離ループを提供する。もちろん、具体的な問題は設計時に詳細な分析が必要です。コストと信号品質を考慮すると、高速PCB設計では、設計者は常にビアが小さいほど良いことを望んでおり、これにより、ボード上により多くの配線空間を残すことができる。また、ビアが小さいほど、それ自体の寄生容量が小さくなり、高速回路に適している。高密度PCB設計では、非貫通孔の使用と貫通孔サイズの減少もコストの増加をもたらし、かつ貫通孔のサイズを無限に減少させることはできない。PCBメーカーの穴あけとメッキ技術の影響を受けています。高速PCBビアを設計する際には、技術的制約をバランスよく考慮しなければならない。