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PCBのビアとは何ですか?
2024-07-25 21:51:41
PCBのビアとは何ですか?
ビアは、PCB 製造において最も一般的な穴です。 これらは同じネットワークの異なる層を接続しますが、通常はんだ付けコンポーネントには使用されません。 ビアは、スルーホール、ブラインドビア、埋め込みビアの 3 種類に分類できます。 これら 3 つのビアの詳細情報は次のとおりです。
PCB の設計と製造におけるブラインド ビアの役割
ブラインドビア
ブラインド ビアは、基板全体を貫通せずに PCB の 1 つの層を別の層に接続する小さな穴です。 これにより、設計者は、従来の方法よりも効率的かつ確実に、複雑で高密度に実装された PCB を作成できるようになります。 ブラインド ビアを使用することで、設計者は単一の基板上に複数のレベルを構築できるため、コンポーネントのコストが削減され、生産時間が短縮されます。 ただし、ブラインドビアの深さは、通常、その開口部に対する特定の比率を超えてはなりません。 したがって、穴あけ深さ (Z 軸) を正確に制御することが重要です。 制御が不十分だと、電気めっきプロセス中に問題が発生する可能性があります。
ブラインドビアを作成する別の方法では、回路層を積層する前に、個々の回路層に必要な穴をドリルで開けます。 たとえば、L1 から L4 までのブラインド ビアが必要な場合は、まず L1 と L2、L3 と L4 に穴を開け、次に 4 つの層をすべてラミネートします。 この方法には、高精度の位置決めおよび位置合わせ装置が必要です。 どちらの技術も、PCB の機能と信頼性を確保するための製造プロセスにおける精度の重要性を強調しています。
埋め込みビア
埋め込みビアとは何ですか?
マイクロビアと埋め込みビアの違いは何ですか?
埋め込みビアは、PCB 設計における重要なコンポーネントであり、外層に拡張することなく内層回路を接続し、外部からは見えなくなります。 これらのビアは内部信号の相互接続に不可欠です。 PCB 業界の専門家は、「埋め込みビアは信号干渉の可能性を減らし、伝送線路の特性インピーダンスの連続性を維持し、配線スペースを節約する」とよく指摘します。 そのため、高密度かつ高速の PCB に最適です。
埋め込みビアは積層後に穴あけできないため、積層前に個々の回路層に穴あけを実行する必要があります。 このプロセスはスルーホールやブラインドビアに比べて時間がかかり、コスト高につながります。 それにもかかわらず、埋め込みビアは、他の回路層に使用可能なスペースを最大化するために高密度 PCB で主に使用され、それによって PCB の全体的な性能と信頼性が向上します。
貫通穴
スルーホールは、最上層と最下層を介してすべての層を接続するために使用されます。 穴の内側に銅をメッキすることは、内部相互接続またはコンポーネントの位置決め穴として使用できます。 スルーホールの目的は、電気配線やその他のコンポーネントが表面を通過できるようにすることです。 スルーホールは、取り付けポイントを必要とするプリント基板、ワイヤ、または同様の基板に電気接続を取り付けて固定する手段を提供します。 家具や棚、医療機器などの工業製品のアンカーや留め具としても使用されています。 さらに、貫通穴により、機械や構造要素のねじ付きロッドに貫通アクセスを提供できます。 さらにスルーホールを塞ぐ工程が必要となります。 Viasion は、スルーホールを塞ぐための次の要件をまとめています。
※スルーホールの洗浄はプラズマ洗浄方式で行ってください。
*貫通穴に破片、汚れ、ほこりがないことを確認してください。
*プラグ接続デバイスと互換性があることを確認するためにスルーホールを測定します。
*スルーホールを埋めるための適切な充填材料を選択してください: シリコーンコーキング、エポキシパテ、発泡フォーム、またはポリウレタン接着剤。
※目封止具を貫通穴に差し込んで押し込みます。
※10分以上は確実に保持してから圧力を解除してください。
※完成後、スルーホール周囲の余分な充填材は拭き取ってください。
※スルーホールに漏れや損傷がないか定期的に確認してください。
※異なるサイズの貫通穴に対して、必要に応じてこのプロセスを繰り返します。
ビアの主な用途は電気接続です。 サイズは、はんだ部品に使用される他の穴よりも小さいです。 はんだ付け部品に使用される穴が大きくなります。 プリント基板の製造技術において、穴あけ加工は基本的な工程であり、決して油断できません。 銅被覆プレートに必要なスルーホールを開けなければ、回路基板は電気接続や固定デバイス機能を提供できません。 不適切な穴あけ作業によりスルーホール加工に問題が発生すると、製品の使用に影響を与えたり、基板全体を廃棄したりする可能性があるため、穴あけ加工は非常に重要です。
ビアの穴あけ方法
ビアの穴あけ方法には主に機械的穴あけとレーザー穴あけの 2 種類があります。
機械による穴あけは、PCB 業界では重要なプロセスです。 スルーホールまたはスルーホールは、基板を完全に貫通し、一方の側をもう一方の側に接続する円筒形の開口部です。 コンポーネントの取り付けや層間の電気回路の接続に使用されます。 スルーホールの機械的穴あけには、ドリル、リーマー、皿穴などの特殊なツールを使用して、これらの開口部を正確かつ正確に作成する必要があります。 このプロセスは、設計と生産要件の複雑さに応じて、手動で行うことも、自動化された機械で行うこともできます。 機械的穴あけの品質は製品の性能と信頼性に直接影響するため、この手順は毎回正しく実行する必要があります。 機械的穴あけによって高水準を維持することにより、スルーホールを確実かつ正確に開けることができ、効率的な電気接続が確保されます。
レーザー穴あけ加工
機械による穴あけは、PCB 業界では重要なプロセスです。 スルーホールまたはスルーホールは、基板を完全に貫通し、一方の側をもう一方の側に接続する円筒形の開口部です。 コンポーネントの取り付けや層間の電気回路の接続に使用されます。 スルーホールの機械的穴あけには、ドリル、リーマー、皿穴などの特殊なツールを使用して、これらの開口部を正確かつ正確に作成する必要があります。 このプロセスは、設計と生産要件の複雑さに応じて、手動で行うことも、自動化された機械で行うこともできます。 機械的穴あけの品質は製品の性能と信頼性に直接影響するため、この手順は毎回正しく実行する必要があります。 機械的穴あけによって高水準を維持することにより、スルーホールを確実かつ正確に開けることができ、効率的な電気接続が確保されます。
プリント基板ビア設計上の注意事項
ビアがコンポーネントや他のビアに近づきすぎないように注意してください。
ビアは PCB 設計の重要な部分であり、他のコンポーネントやビアと干渉しないように慎重に配置する必要があります。 ビアが近すぎると短絡の危険があり、PCB と接続されているすべてのコンポーネントに重大な損傷を与える可能性があります。 Viasion の経験によれば、このリスクを最小限に抑えるには、ビアをコンポーネントから少なくとも 0.1 インチ離して配置する必要があり、ビア同士を 0.05 インチ以上近づけて配置しないでください。
ビアが隣接する層のトレースまたはパッドと重ならないようにしてください。
回路基板のビアを設計する場合、ビアが他の層のトレースやパッドと重ならないようにすることが重要です。 ビアが電気的ショートを引き起こし、システムの誤動作や障害につながる可能性があるためです。 当社のエンジニアが示唆しているように、このリスクを回避するには、隣接するトレースやパッドがない領域にビアを戦略的に配置する必要があります。 さらに、ビアが PCB 上の他の要素に干渉しないようにします。
ビアを設計するときは、電流と温度の定格を考慮してください。
電流を流す能力を得るために、ビアに良好な銅メッキが施されていることを確認してください。
ビアの編み方は慎重に検討し、配線が困難または不可能な場所を避けてください。
サイズやタイプを選択する前に、設計要件を理解してください。
特に指定がない限り、ビアは常に基板の端から少なくとも 0.3 mm の位置に配置します。
ビアが互いに近づきすぎると、穴を開けたり配線したりするときに基板が損傷する可能性があります。
アスペクト比が高いビアはシグナルインテグリティと熱放散に影響を与える可能性があるため、設計時にビアのアスペクト比を考慮することが重要です。
デザインルールに従って、ビアが他のビア、コンポーネント、基板エッジに対して十分なクリアランスがあることを確認してください。
ビアをペアまたはそれ以上の数で配置する場合、最適なパフォーマンスを得るにはビアを均等に配置することが重要です。
ビアがコンポーネントの本体に近すぎると、通過する信号に干渉が生じる可能性があるので注意してください。
プレーン近くのビアを検討します。
信号と電源のノイズを最小限に抑えるために、慎重に配置する必要があります。
ビアのコストが削減され、パフォーマンスが向上するため、可能な場合はビアを信号と同じ層に配置することを検討してください。
ビア数を最小限に抑えて、設計の複雑さとコストを削減します。
PCBスルーホールの機械的特性
貫通穴径
スルーホールの直径はプラグイン部品のピンの直径を超え、ある程度の余裕を持たせる必要があります。 配線が穴を通って到達できる最小直径は、穴あけと電気メッキ技術によって制限されます。 スルーホールの直径が小さいほど、PCB 内のスペースが小さくなり、寄生容量が小さくなり、高周波性能が向上しますが、コストは高くなります。
スルーホールパッド
パッドは、スルーホールの電気めっき内層とプリント基板の表面（または内部）の配線との間の電気的接続を実現します。
スルーホールの静電容量
各スルーホールにはグランドに対する寄生容量があります。 スルーホールの寄生容量はデジタル信号の立ち上がりエッジを遅くしたり劣化させたりするため、高周波信号の伝送には好ましくありません。 これは、スルーホール寄生容量の主な悪影響です。 しかし、通常の環境では、スルーホールの寄生容量の影響は微小であり、スルーホールの直径が小さいほど寄生容量は小さくなりますので無視できます。
スルーホールのインダクタンス
スルーホールは電気部品を接続するために PCB で一般的に使用されますが、インダクタンスという予期しない副作用が生じる可能性もあります。
インダクタンスは、電流がスルーホールを流れるときに発生し、磁界を誘導するスルーホールの特性です。 この磁場は他のスルーホール接続との干渉を引き起こし、信号損失や歪みを引き起こす可能性があります。 これらの影響を軽減したい場合は、インダクタンスがどのように機能するか、また PCB への影響を軽減するためにどのような設計手順を実行できるかを理解することが重要です。
スルーホールの直径はプラグイン部品のピンの直径を超え、ある程度の余裕を持たせる必要があります。 配線が穴を通って到達できる最小直径は、穴あけと電気メッキ技術によって制限されます。 スルーホールの直径が小さいほど、PCB 内のスペースが小さくなり、寄生容量が小さくなり、高周波性能が向上しますが、コストは高くなります。
PCB ビアを接続する必要があるのはなぜですか?
Shenzhen Rich Full Joy Electronics Co., Ltd がまとめた、PCB ビアを差し込む必要がある理由をいくつか示します。
深センリッチフルジョイ電子有限公司：
PCB ビアは、コンポーネントを実装し、さまざまな PCB 層を接続するための物理リンクを提供し、ボードが意図した機能を効率的に実行できるようにします。PCB ビアは、PCB の熱性能を向上させ、信号損失を低減するためにも使用されます。 PCB ビアはある PCB 層から別の層に電気を伝導するため、PCB の異なる層間の接続を確実にするためにプラグを差し込む必要があります。最後に、PCB ビアは、PCB 上の他の露出したコンポーネントとの接触を避けることで短絡を防止します。したがって、電気的な誤動作や PCB への損傷を防ぐために、PCB ビアを差し込む必要があります。
まとめ
一言で言えば、PCB ビアは PCB の重要な部分であり、層間で信号を効果的に配線し、異なる基板要素を接続できるようにします。 さまざまな種類と目的を理解することで、PCB 設計のパフォーマンスと信頼性を確実に最適化できます。
Shenzhen Rui Zhi Xin Feng Electronics Co., Ltd. は、包括的な PCB 製造、コンポーネント調達、PCB アセンブリ、電子機器製造サービスを提供しています。 20 年以上の経験を持つ当社は、競争力のある価格で高品質の PCBA ソリューションを世界中の 6,000 を超える顧客に一貫して提供してきました。 当社はさまざまな業界認証およびUL承認を取得しています。 当社のすべての製品は、最高の業界基準を満たすために、100% E テスト、AOI、および X 線検査を受けています。 当社は、あらゆる PCB アセンブリ プロジェクトにおいて卓越した品質と信頼性を提供することに尽力しています。
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掘削プロセスの紹介:
1. ピン留め、穴あけ、穴の読み取り
客観的：PCB 表面にスルーホールを開けて、異なる層間の電気接続を確立します。
このプロセスでは、上部ピンを穴あけに使用し、下部ピンを穴読み取りに使用することにより、プリント基板 (PCB) 上の層間回路接続を容易にするビアを確実に作成できます。
CNC 穴あけ:
客観的：PCB 表面にスルーホールを開けて、異なる層間の電気接続を確立します。
主な資料:
ドリルビット：炭化タングステン、コバルト、有機接着剤で構成されています。
カバープレート：主にアルミニウムで、ドリルビットの位置決め、熱放散、バリの低減、プロセス中のプレッシャーフットの損傷の防止に使用されます。
バッキングプレート:主に複合板で、ボール盤テーブルの保護、出口バリの防止、ドリルビット温度の低下、ドリルビットフルートの樹脂残留物の除去に使用されます。
このプロセスでは、高精度 CNC 穴あけ加工を活用することで、プリント基板 (PCB) 上の正確かつ信頼性の高い層間接続が保証されます。
穴の検査:
客観的：穴あけ加工後に、穴の開き過ぎ、穴の開き過ぎ、穴詰まり、穴の大きさの過大、穴の大きさの不足などの異常がないことを確認します。
徹底した穴検査を実施することで、各ビアの品質と一貫性を保証し、プリント基板 (PCB) の電気的性能と信頼性を保証します。