DFM 101: PCB ビア構造

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PCB 設計者が直面する最大の課題の 1 つは、PCB 製造プロセスにおけるコスト要因を理解していないことです。 この記事は、これらのコスト要因 (PCB メーカーの観点から) と、製品の信頼性に影響を与える設計上の決定について説明するシリーズの最新版です。

DFM製造向け設計 (DFM) は、顧客のアセンブリ製造プロセスの能力だけでなく、基板製造プロセスの能力も可能な限り低いコストで満たすプリント基板を設計する実践として定義されます。 これらの記事は、PCB 製造業者との初期設計の取り組みに代わるものではありませんが、「成功のための設計」に役立つガイドラインを提供します。

マイクロビア HDI を実現可能にした最も重要な技術進歩の 1 つは、マイクロビアの開発でした。これは、「ブラインド」ビア ホールまたは「埋め込み」ビア ホールとして特定の層のみを接続する非常に小さな穴 (通常は 0.006 インチ以下) です。 これは、PCB 上の層間で電気接続を行うまったく新しい方法を表します。 従来の PCB テクノロジでは、定義上、PCB 全体に開けられた 2 つの外側層とすべての内側層を接続する「スルーホール」が利用されてきました。 特定の層上の特定のパッドのみを戦略的に接続できるため、PCB 設計に必要な面積が大幅に削減され、より小さな設置面積でより高い密度が可能になります。 図 1 は、スルーホールと埋め込みビアおよびブラインドビアを示しています。

図 1: マイクロビアとスルーホール ビア。 (画像提供: NCAB グループ)

マイクロビアの種類

マイクロビアの形成

マイクロビアは、主に機械的穴あけ、レーザー穴あけ、連続積層など、さまざまな方法で形成できます。

図 2: 順次積層。 (出典: シーメンス EDA)

スタック型マイクロビアとスタッガード型マイクロビア

図 3: 千鳥配置および積層されたマイクロビア。

ビアインパッドマイクロビア

ビアインパッド製造プロセスでは、ビアをメッキし、さまざまな充填タイプのいずれかで充填し、キャッピングして、最後にその上にメッキすることで、PCB 上のフラット ランドの表面にビアを配置できます。 ビアインパッドは通常 10 ～ 12 ステップのプロセスであり、特殊な機器と熟練した技術者が必要です。 ビアインパッドは、熱管理を簡素化し、スペース要件を削減し、高周波設計でコンデンサをバイパスする最短の方法の 1 つを提供できるため、HDI PCB にとって最適な選択肢となることがよくあります (図 4)。

図 4: ビアインパッド。

PCB 製造のコスト要因を理解し、設計者と製造者が早期に連携することは、コスト効率の高い設計の成功につながる重要な要素です。 製造業者の DFM ガイドラインに従うことが最初に始まります。

この記事は元々、Design007 マガジン 2021 年 10 月号に掲載されたものです。

Anaya Vardya は American Standard Circuits の社長兼 CEO です。 「RF/マイクロ波 PCB の基礎、フレックスおよびリジッドフレックスの基礎」の共著者。 『Thermal Management: A Fabricator's Perspective』の著者でもあります。 これらおよびその他の無料の教育関連タイトルをダウンロードするには、I-007eBooks.com にアクセスしてください。 また、「プリント基板技術の基礎」の共著者であり、I-Connect007 のコラムニストでもあります。 過去のコラムを読むか、Vardya に連絡するには、ここをクリックしてください。