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最新の電子機器がどのようにしてこれほどコンパクトでありながら強力であることができるのか疑問に思ったことはありますか?その答えは多くの場合、プリント基板内の異なる層を接続する小さな穴であるマイクロビアにあります。これらの小さな構造により、高密度の相互接続設計が可能になり、より小さなスペースでより多くの機能が可能になります。電子機器がより複雑になるにつれて、高度な PCB 設計で効率的で信頼性の高い接続を作成するにはマイクロビアが不可欠です。この記事では、PCB 設計におけるマイクロビアの重要性、マイクロビアがどのように性能と信頼性を向上させるか、および先進的な電子製品でマイクロビアを使用する際の考慮事項について説明します。
プリント基板協会 (IPC) によると、マイクロビア ホールは、プリント基板にアスペクト比 1:1 でレーザーで開けられた小さな穴で、異なる層を接続するために使用され、深さは 0.010 mm 以下です。 0.25 インチまたは XNUMX mm。
これらのビアのアスペクト比は 0.75:1 または 2:1 に達することもありますが、信頼性の懸念が生じます。このため、通常は 1 つのレイヤーのみにまたがります。 XNUMX より大きいマイクロビアのアスペクト比は、マイクロビアの IPC 定義を満たさないことに注意してください。
電子製品の複雑化と小型化が進んでおり、より微細なトラックとギャップを備えた高密度の回路基板が求められているため、マイクロビアは現代の PCB 設計において非常に重要です。これにより、より多数のより小さな直径の穴が発生し、従来のメッキされたスルービアホールはもはや実現できなくなります。レーザーで穴あけされたマイクロビアは、機械的に開けられた穴よりも小さく、すべての層を通過することなく選択した層を接続し、これらの課題に対処します。さらに、マイクロビアはスペース効率、電気的性能の向上、設計の柔軟性の向上、信頼性の向上、コスト効率の向上を実現し、高密度相互接続 (HDI) PCB の開発をサポートするため、先進的な電子デバイスには不可欠なものとなっています。
ブラインドビアは、PCB のように基板全体を通過することなく、PCB の外層を 1 つ以上の内層に接続します。 スルーホール。これらは、表面上のコンポーネント密度を高めるために HDI 設計で一般的に使用されます。これにより、ボード全体の厚さを維持しながら、スペースをより効率的に使用できます。
埋め込みビアは、外面に到達することなく PCB の内部層を接続します。これらは、内層内の配線密度を高めるために使用され、外層を追加のコンポーネントや配線に自由にできるようにします。このタイプのビアは、内部層の接続が重要な多層ボードでは不可欠です。
スタック型マイクロビアには、PCB の複数の層を接続するために互いの上に配置された複数のブラインド マイクロビアや埋め込みマイクロビアが含まれます。この技術は、コンパクトな領域で高い相互接続性を実現するために、複雑な HDI 設計で使用されます。スタックされたマイクロビアは、多層接続を必要とする高度な電子デバイスにとって非常に重要です。
千鳥配置マイクロビアは、垂直に整列するのではなく、隣接する層を越えて互いにオフセットされたマイクロビアです。この配置により、機械的応力が PCB 全体に均一に分散され、構造的な完全性と信頼性が向上します。千鳥配置マイクロビアにより、より効率的な配線と最適化されたスペース使用が可能になり、複雑な多層 PCB での設計の柔軟性が向上します。この手法は、パフォーマンスと耐久性の両方を維持することが重要な HDI 設計で特に有益です。
パッド内ビア マイクロビアはコンポーネント パッドの直下に配置され、平坦な表面を作成するために充填およびメッキされることがよくあります。この技術により、PCB 表面のスペース使用率が最大化され、よりコンパクトなコンポーネントの配置が可能になります。 HDI 設計では、基板のパフォーマンスと密度を向上させるためにパッド内ビアが不可欠です。
PCB 設計では、マイクロビアを充填するか未充填のままにするかの決定は、そのアプリケーションと設計の特定の要件によって異なります。充填マイクロビアは、埋め込みマイクロビアおよびパッド内ブラインド マイクロビアにとって不可欠です。内部層を接続する埋め込みマイクロビアは、ビア壁に沿って高い応力集中を引き起こし、リフローはんだ付けなどの熱サイクル中に破損につながる可能性のあるボイドを防ぐために銅で充填する必要があります。通常、充填プロセスにはコンフォーマル メッキとその後のパルス メッキが含まれ、ビア ボディが確実に銅で充填され、ボイドが排除され、均一な銅の分布が保証されます。銅または樹脂の添加剤を使用して均一なメッキを実現し、ビアの構造的完全性と信頼性をさらに高めます。
一方、外層を 1 つまたは複数の内層に接続するブラインド マイクロビアは、特にコンポーネント パッドなどの重要な領域で使用されない場合、充填されないままになることがあります。マイクロビア技術の初期には、ブラインド マイクロビアを埋めないままにすることが一般的でした。ただし、ブラインド マイクロビアをパッド内で使用する場合 (パッド内ビア)、コンポーネント配置に平らで信頼性の高い表面を提供するためにブラインド マイクロビアを充填し、より優れたパフォーマンスと耐久性を確保する必要があります。それほど重要ではないアプリケーションでは充填されていないマイクロビアがまだ使用されている可能性がありますが、最新の信頼性の高い設計では、PCB の性能と寿命を最大限に高めるために充填されたマイクロビアがますます好まれています。
スタッガードビアは設計がより複雑ですが、より高い精度と精度チェックが必要なスタックドビアよりも製造コストが低くなります。信頼性を確保するために、スタックされたマイクロビア構造を 2 層に制限することをお勧めします。設計で 3 番目のマイクロビア層が必要な場合は、構造の完全性を高め、故障のリスクを軽減するために、マイクロビアをずらして配置する必要があります。
マイクロビアは、PCB 設計者に複数の層を接続する際の柔軟性と信頼性を提供するため、高度な電子設計には不可欠です。一部の材料はマイクロビアの穴あけプロセスに適しているため、プリント基板に適切な材料を選択することが重要です。材料を選択する前に PCB 製造業者に相談すると、アプリケーションに最適なオプションを確実に選択できます。
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