PCB Blog - PCB viaについて

PCB viaとは？

PCB viaとはPCB上の小さな穴のことで、異なる層間の電気的接続を実現することができます。これらの貫通孔は、その設計および機能上の要件に応じて、貫通孔、ブラインド孔または埋め込み孔であってもよい。PCBにviasを配置することにより、設計者は多層板において信号経路を効率的に実現し、回路性能を最適化し、干渉を低減することができる。

その機能に応じて、ビアは通常、ブラインドホール、埋め込み穴、スルーホールの3種類に分けられます。

スルーホールとは

ビアタイプ

ブラインドホール：（外層から内層へ）

ブラインドホールは、外層（最上層または下層）の片側から延在し、少なくとも1つの内層を接続しているが、回路基板全体を貫通していない。そのため、ブラインドホールは回路基板の片側にしか露出していない。PCB設計では、ブラインドホールは、BGA組立およびHDI PCBのために一般的に使用される追加のスペースを解放するのに役立ちます。

埋め込み穴：（内側から内側へ）

埋め込み穴は少なくとも2つの内層を接続し、外層には見えない。主に内層信号を接続するために使用され、信号干渉の機会を減らすことができるので、HDI PCBに適しています。

貫通穴：（外層から外層へ）

貫通孔はPCB製造において最も一般的な貫通孔タイプであり、内層と外層を接続し、板面全体を貫通し、通常は板内部の相互接続、または部品としての取付孔に使用される。

PCB Viaの設計上の考慮事項

効率的なPCB viaを設計するには、電気的および熱的性質が最適な状態になるように複数の側面に注目する必要があります。以下はPCB設計におけるいくつかの重要な考慮事項である：

1、貫通孔の寸法と形状

貫通孔の直径と形状は、その電気的性能と製造コストに直接影響する。異なるメーカーには異なる標準寸法があり、設計者はPCBメーカーと協力して、特定の設計要件を満たすために適切な貫通孔寸法とタイプを選択することを確保しなければならない。

2、ビアのレイアウト

スルーホールのレイアウトは、信号干渉や電気ノイズの発生を防ぐために、キーデバイスやワイヤとの交差を避ける必要があります。設計の過程では、熱伝導と放熱を最適化するために、貫通孔の合理的なレイアウトを考慮した熱管理を確保する必要もあります。

3、貫通孔の電気性能

スルーホールのインピーダンス特性も重視する必要があり、特に高周波信号伝送の回路設計において。設計者は、さまざまなオンラインツールを使用して、回路要件に適合するように、異なる状況のインピーダンスを計算することができます。

4、表面処理

PCBの製造過程において、スルーホールの表面処理は重要なステップである。表面処理はスルーホールの導電性と信頼性を決定し、通常は銅めっきまたはその他の導電材料を使用して電気接続性能を強化する。

PCB Viaの製造過程

PCB viasの製造プロセスには、通常、次のステップが含まれます。

1、ドリル

機械的またはレーザ法によりPCBに正確に穴をあける。これは貫通孔を製造する第1ステップであり、掘削の精度は後続の処理ステップの品質に直接影響する。

2、化学処理

孔内に化学腐食剤を充填して、内部層のエポキシ樹脂を除去し、内層の銅padsを暴露する。

3、電気めっき

最終工程は、電気的接続の信頼性を確保するために、めっき方法によって穴の内部に銅層を塗布することである。

4、表面銅被覆

めっきが完了した後も、表面に銅被覆処理を施すことで、より強い接続性と伝導性を向上させる必要がある

PCBにおけるビアリングの役割は何ですか。

プリント基板（PCB）におけるビアの役割は、基板の異なる層間の電気的接続を確立することである。PCBは通常、複雑な引き廻しやコンポーネントネットワークを収容するために多層になっています。回路基板ビアは、電気信号と電源がこれらの層の間を流れるための通路を提供し、回路の各要素と部分の効率的な相互接続を実現します。

以下はPCBにおけるビアリングの主な機能である：

層間接続：スルーホールにより、信号と電源がPCBの異なる層を通過することができ、1層上の引き廻しとコンポーネントを別の層上の引き廻しとコンポーネントに接続する。これは多層PCBにおいて特に重要である。多層PCBの空間は限られており、表面層上だけでは配線が足りない可能性があるからである。

コンポーネント接続：PCBの異なる層にあるコンポーネントを貫通して接続できます。これは、コンパクトで密度の高い回路を設計するために重要です（構成部品はコンパクトに配置する必要があります）。

信号配線効率：スルーホールは信号をより効率的に配線するのに役立ちます。PCB貫通孔がない場合、引き廻すには表層を迂回する必要があり、それによってより多くの空間を占有し、信号干渉を引き起こす可能性がある。スルーホールにより、設計者はPCB配線信号をより直接的で省スペースな方法で通過することができる。

電源割り当て：PCB内部の電源割り当てに重要な役割を果たすビア。これらは、さまざまなレイヤの電源プレーンを相互接続できるようにし、すべてのコンポーネントが必要な電源を確保できるようにします。

信号歪みの低減：高周波と高速用途では、回路基板の開口部通過は信号の完全性に影響を与える。適切に設計され配置されたビアリングは、信号歪み、反射、インピーダンス不整合を低減し、PCBの全体的な性能を向上させるのに役立ちます。

空間最適化：多層設計と高効率配線を実現することにより、PCB上の空間を最適化するのにビアが役立つ。これは、デバイスが小さくなり、コンパクトになる現代の電子製品にとって特に重要です。

高密度相互接続（HDI）：先進的なPCB設計において、例えば高密度相互接続（HDI）技術を用いた設計を採用し、微孔はより細いピッチの設計を実現するために使用され、それによって電子機器をさらに小型化する。

ビアはPCB設計に不可欠な元素であり、異なる層間の電気的接続の導管として機能し、電子回路の全体的な効率、信頼性、コンパクト性を高めるのに役立ちます。ビアの適切な設計と配置は、さまざまなアプリケーションの最適なパフォーマンスを確保するために重要です。

PCB viaは各種電子機器に広く応用されており、以下はいくつかの具体的な応用例である：

家電製品

スマートフォンやタブレットなどの家電製品の設計には、盲穴や微貫通穴を採用することでサイズを縮小し、部品の配置密度を高めるのに役立ちます。

つうしんそうち

さまざまな通信デバイスには、ルータ、スイッチなどが含まれており、埋め込み穴とvia-in-pad技術を利用して信号経路を最適化し、信号完全性を高めることができます。

カーエレクトロニクス

自動車の電子システムでは、複数の電子部品間の効率的な相互接続は、複雑な回路のニーズに対応するために複数のvias設計を使用して、安全性と信頼性を大幅に向上させることができます。

PCB viaの設計とレイアウトはPCBレイアウトにおける重要な考慮要素であり、信号の完全性、製造可能性、全体的な性能に影響を与える。PCB viaは、現代の電子機器を駆動するために設計者が複雑な多層回路を作成できる重要な要素です。