精密PCB製造、高周波PCB、高速PCB、標準PCB、多層PCB、およびPCBアセンブリ。
viaは重要なコンポーネントの一つです 多層PCB. 掘削コストは、通常、PCB製造コストの30 %から40 %を占める. 簡単に言えば, PCB上のすべての穴をビアと呼ぶことができる.
機能の観点から、ビアは2つのカテゴリーに分けられることができます：
Used as electrical connection between layers;
Used for fixing or positioning of devices;
In terms of process, these vias are generally divided into three categories:
Blind via
Buried via
Through via
Blind hole
It is located on the top and bottom surfaces of the プリント回路基板 特定の深さ, これは、表面回路と下の内部回路の接続に使用される. The depth of the hole usually does not exceed a certain ratio (aperture).
埋設穴
これは、回路基板の表面に延在しないプリント基板の内層に位置する接続孔を指す。上記2種類のホールは、回路基板の内層に位置し、積層前のスルーホール形成工程によって完成し、ビア形成時にいくつかの内層を重ね合わせてもよい。
スルーホール
この種のホールは、回路基板全体を貫通し、内部配線や部品実装用位置決め穴として使用することができる。スルーホールは、プロセスにおいて実装が容易であり、コストが低いので、プリント回路基板の大部分は、他の2種類のビアホールの代わりに使用される。以下のビアホールは、特に指定しない限りビアホールとする。
設計の観点から、ビアは主に2つの部分から構成されている。
Drill hole
Pad area around the drill hole
The size of these two parts determines the size of the via. 明らかに, 高速で, 高密度PCB デザイン, 設計者は常にバイアホールが小さいことを望みます, より良い, より多くの配線スペースがボードに残ることができるように. 加えて, ビアホールは小さい, 寄生容量が大きい. 小さい, 高速回路に適している. しかし, ホールサイズの縮小もコストの増加をもたらす, そして、ビアのサイズは無期限に減少できない. それは穴加工やめっきなどのプロセス技術によって制限される, 穴が長くなるほど穴が長くなる, 簡単に中央位置から逸脱することです穴の深さが穴の直径の6倍を超えるとき, 穴壁は銅で均一にめっきされることが保証されない. 例えば, the thickness (through hole depth) of a normal 6-layer PCBボード 約50ミルです, したがって、PCBメーカーが提供することができる最小の穴直径は8 mil. レーザ穴あけ技術の開発, 穴の大きさは小さくて小さくできます. 一般に, 直径6ミリメートル以下のビアをマイクロホールと呼ぶ. Microvias are often used in HDI (High Density Interconnect Structure) design. Microvia technology allows vias to be directly punched on the pad (Via-in-pad), 回路性能の大幅な向上と配線スペースの節約.
信号伝送におけるVIAの影響:寄生容量と寄生インダクタンス
ビアは伝送線路上の不連続インピーダンスを有するブレークポイントとして現われ、これは信号反射を引き起こす。一般に、ビアの等価インピーダンスは、伝送線路のそれよりも約12 %低い。例えば、50オームの伝送線のインピーダンスは、ビアを通過するとき、6オームだけ減少する（具体的には、ビアのサイズ及び厚さに関連しており、絶対的な減少ではない）。しかし、ビアの不連続インピーダンスによる反射は、実際には非常に小さい。反射係数は（44−50）／（44＋50）＝0.06である。ビアに起因する問題は寄生容量とインダクタンスに集中している。インパクト.
ビア自体は寄生浮遊容量を有する。ビアのグランド層上のハンダマスクの直径がD 2であることが知られているならば、ビアパッドの直径はD 1であり、PCB基板の厚さはTであり、基板基板の比誘電率は、いずれも以下である。
C = 1.41 * Chrurent * T * D 1 / D ( D 2 - D 1 )
回路のビアの寄生容量の主な効果は、信号の立ち上がり時間を延長し、回路の速度を低下させることである。例えば、50 milの厚さのPCBについては、ビアパッドの直径が20ミル（直径が10ミル）であり、かつ、ハンダマスクの直径が40ミルであれば、上記の式を用いてビアの大きさを近似することができる。
C = 1.41 * 4.4 * 0.050 * 0.020 /( 0.040 - 0.020 ) = 0.31 ppf
キャパシタンスのこの部分による立上がり時間の変化量は、概ね以下である。
T 10 - 90 = 2.2 C ( Z 0 / 2 ) = 2.2 * 0.31 * ( 50 / 2 )= 17.05 ps
これらの値から、1つのビアの寄生キャパシタンスに起因する立ち上がり遅延の影響は非常に明白ではないが、ビアが層間にスイッチするためにトレースに複数回使用される場合、複数のビアが使用されることが分かる。設計は慎重に考慮しなければならない。実際の設計では、ビアと銅の面積（反パッド）の距離を大きくするか、パッドの直径を小さくすることにより、寄生容量を低減することができる。
寄生容量は寄生的なインダクタンスと同様にビアに存在する。高速デジタル回路の設計において、ビアの寄生インダクタンスに起因する害は、寄生容量の影響よりもしばしば大きい。その寄生直列インダクタンスはバイパスコンデンサの貢献を弱めて、全体の電力システムのフィルタリング効果を弱めます。以下の実験式を用いて、単にビアの寄生インダクタンスを計算することができる。
l = 5.08 * H *[ ln ( 4 * h / d )+ 1 ]
ここで、LはビアホールHのインダクタンスを示し、ビアホールDの長さは中心孔の直径である。
ビアの直径はインダクタンスに小さい影響を与え、ビアの長さはインダクタンスに最大の影響を与えることが式から分かる。上記の例を用いて、ビアのインダクタンスは以下のように計算することができる。
l = 5.08 * 0.050 * [ LN ( 4 x 0.050 / 0.010 )+ 1 ] = 1.015 nh
信号の立ち上がり時間が1 nsの場合、等価インピーダンスは以下の通りである。
XL = 2は、L / T = 6.37
このようなインピーダンスは、高周波電流が通過すると無視されることはない。バイパスコンデンサは、電源プレーンと接地面とを接続するときに2つのビアを通過する必要があることに注意しなければならない。
VIAの使い方
ビアの寄生特性の解析により，高速pcb設計において，一見単純なビアは，回路設計に大きな負の効果をもたらすことが多い。ビアの寄生的影響に起因する悪影響を減らすために、デザインはできるだけされることができます：コストと信号品質を考慮して、viaの妥当なサイズを選んでください。必要に応じて、異なるサイズのビアを使用することを検討してください。例えば、6 - 10層のメモリモジュールのPCB設計について
10 / 20 mil（ドリル/パッド）ビアを使うほうがよいです。いくつかの高密度小型ボードの場合は、8 / 18ミルのビアを使用しようとすることもできます。現在の技術条件下では、より小さなバイアを使用することは困難である。電源または接地のために、あなたはインピーダンスを減らすためにより大きなサイズを使うことを考慮することができます。信号トレースのために、より小さなビアを使用することができる。もちろん、ビアのサイズが小さくなるにつれて、対応するコストが増加する。
上記の2つの式は、より薄いPCBの使用が、ビアの2つの寄生パラメータを減少させるのに有益であると結論付けられる。
上の信号トレースの層を変更しないようにしてください PCBボード, それで, 不要なバイアを使用しないようにしてください.
電源と接地のピンを近くに打ち込む必要があり、ビアとピンとの間のリード線は、インダクタンスを増加させるので、できるだけ短くするべきである。同時に、電源および接地リード線は、インピーダンスを減らすためにできるだけ厚くなければならない。等価インダクタンスを減少させるために平行に複数のビアを掘削することを検討した。
シグナルのために最も近いリターン経路を提供するために信号変化層の展望の近くで若干の接地されたヴィアスを置いてください。PCB上にいくつかの余分な地面のビアを置くことさえできます。
For high-density 高速PCBボード, あなたはマイクロビアを使用することができます.
もちろん、デザインは柔軟である必要があります。先に説明したビアモデルは、各層にパッドがある場合である。時々、いくつかの層のパッドを減らすか、あるいは取り除くことさえできます。特にビアの密度が非常に高いとき、銅層のループを分離するブレーク溝の形成につながることがある。この問題を解決するために、ビアの位置を移動させることに加えて、ビアを銅層に配置することも考えられる。パッドサイズを小さくする。
