Ein umfassender Leitfaden zum Verständnis der PCB-Via 

Abstrakt.

In der komplexen Welt der Mehrschichtsysteme Leiterplatten (PCBs), die Leiterplatte über fungiert als wesentliche Komponente für die Entwicklung vertikaler elektrischer Verbindungen. Dieser Beitrag bietet eine klinische und technische Untersuchung der Leiterplatte durch , detailliert auf Bedeutung, Kernfunktionen und Hauptkategorien eingehend. Wir analysieren die verschiedenen Via-Typen, darunter Durchgangslöcher, Sacklöcher und vergrabene Vias, und vergleichen ihre Anwendungen und Fertigungsfeinheiten. Darüber hinaus analysiert dieser Leitfaden wichtige Verfahren zur Via-Abdeckung und gibt praktische Empfehlungen zur Auswahl des geeigneten Vias für spezifische Designanforderungen, um ein Gleichgewicht zwischen Leistung, Dichte und Kosten zu gewährleisten.

Einführung.

Da elektronische Geräte immer kleiner und leistungsfähiger werden, setzen Ingenieure zunehmend auf mehrschichtige Leiterplatten (PCBs), um komplexe Schaltkreise zu realisieren. Um diese Schichtstruktur funktionsfähig zu machen, ist ein wichtiges Bauteil erforderlich: die Leiterplatte über . A PCB mittels – ein Akronym für Vertical Interconnect Access – ist mehr als nur ein einfaches Loch. Es handelt sich um einen speziell konstruierten Kanal, der elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Schichten der Leiterplatte herstellt. Ohne die PCB mittels Signale, Strom- und Masseverbindungen konnten nicht über die Platine verlaufen, was mehrschichtige Bauweisen erschwerte. Dieser Leitfaden entlarvt die PCB mittels , von seiner grundlegenden Bedeutung bis zu seinen fortgeschrittenen Anwendungen in der High-Density-Interconnect-Technologie (HDI).

Was ist eine PCB-Via?

A Leiterplatte durch ist ein durchkontaktiertes Loch in einer Leiterplatte, das Kupferleiterbahnen auf verschiedenen Lagen der Platine elektrisch verbindet. Der Vorgang beginnt, indem ein Hersteller ein kleines Loch durch die vorgesehenen Lagen bohrt. Anschließend wird eine Schicht leitfähigen Materials, meist Kupfer, auf die Innenwände des Lochs aufgetragen. Diese Beschichtung verwandelt das Bohrloch in einen funktionsfähigen elektrischen Leiter.

Diese Struktur ermöglicht es Entwicklern, elektrische Signale und Strom zwischen den Schichten zu leiten, was für die hohe Schaltungsdichte in der modernen Elektronik erforderlich ist. Im Wesentlichen PCB mittels ist der primäre Ansatz zur Herstellung dreidimensionaler Schaltkreise auf einer zweidimensionalen Produktionsebene.

Die funktionale Funktion einer PCB-Via in modernen elektronischen Geräten.

Während die Hauptfunktion eines Leiterplatte über elektrische Verbindung ist, erstreckt sich ihre Rolle auf zahlreiche wichtige Leistungsbereiche. Moderne Schaltungsentwickler nutzen die Leiterplatte über taktisch, um die Effizienz und Zuverlässigkeit des Vorstands zu steigern.

• Signalintegrität: In digitalen Hochgeschwindigkeitsschaltungen kann ein falsch konzipierter PCB mittels kann zu Signalreflexionen, Impedanzunterbrechungen und anderen Integritätsproblemen führen. Umgekehrt reduziert eine gut konzipierte Durchkontaktierung die Signalzerstörung und stellt sicher, dass Informationen problemlos zwischen den Schichten übertragen werden.
• Stromversorgung: Ingenieure verwenden Arrays von Leiterplatte über, üblicherweise als „durch Nähen“ bezeichnet, um Strom- und Masseebenen über mehrere Schichten hinweg zu verbinden. Diese Technik erzeugt einen niederinduktiven Pfad, der für eine stabile Stromzufuhr zu empfindlichen integrierten Schaltkreisen (ICs) wichtig ist.
• Wärmemanagement: Bestimmte Komponenten wie Prozessoren und Leistungstransistoren erzeugen erhebliche Wärme. Ingenieure setzen strategisch thermische Durchkontaktierungen direkt unter diesen Teilen. Diese Durchkontaktierungen fungieren als Wärmeleitungen, die Wärmeenergie vom Element zu größeren Kupferflächen oder Kühlkörpern auf anderen Schichten leiten und so eine Überhitzung verhindern.

Überprüfen Sie die wichtigsten Arten von PCB-Vias.

Designer kategorisieren die Leiterplatte durch basierend auf den verbundenen Schichten. Diese Kategorie beeinflusst direkt die Komplexität, Dichte und Herstellungskosten der Platine. Es gibt drei Hauptarten von Leiterplatte über.

1. Durchkontaktierung . A Durchgangsloch mittels ist die typischste und unkomplizierteste Art. Es handelt sich um ein Loch, das von der obersten bis zur untersten Lage der Leiterplatte gebohrt wird und alle Zwischenlagen durchläuft. Da es die gesamte Leiterplattendichte abdeckt, kann es jede beliebige Lagenkombination verbinden. Ingenieure schätzen die Durchgangsloch aufgrund ihrer Einfachheit und der geringen Produktionskosten. Sie nutzen diese Vias oft für interne Schichtverbindungen oder als Montagelöcher für bedrahtete Elemente.
2. Blind Via . A blind durch Verbindet eine äußere Lage (oben oder unten) mit einer oder mehreren inneren Lagen, verläuft jedoch nicht durch die gesamte Platine. Stellen Sie sich ein Loch vor, das an der Oberfläche beginnt, aber an einer bestimmten inneren Lage endet. Dieser Ansatz maximiert den wichtigen Routing-Raum auf den Lagen unterhalb des Endpunkts des Durchgangs. Die Blindplatine mittels ist ein Kennzeichen von High-Density Interconnect (HDI)-Leiterplatten und wird häufig in kompakten Ausführungen verwendet, beispielsweise für Mobiltelefone und Wearables, insbesondere in Ball Grid Range (BGA)-Komponentendesigns.
3. Begraben über . A begraben mittels befindet sich ausschließlich zwischen zwei oder mehr inneren Lagen einer Leiterplatte. Es hat keine Verbindung zu den äußeren Lagen und ist daher von außen auf der fertigen Platine völlig unsichtbar. Durch die Verbindung nur der inneren Lagen entsteht ein Vergrabene PCB-Durchkontaktierung unterstützt die Trennung von Signalen und reduziert so die Gefahr von Rauschen und Interferenzen. Dies macht es zur perfekten Wahl für dicke, leistungsstarke Ausführungen, bei denen Signalstabilität von größter Bedeutung ist. Wie Blind Vias ist die Vergrabene Leiterplatte durch ist ein wesentlicher Faktor für HDI-Innovationen.

Vergleich der PCB-Via-Typen.

Um die Unterschiede zu verdeutlichen, vergleicht die unten aufgeführte Tabelle die drei Haupt PCB mittels Typen hinsichtlich mehrerer entscheidender Qualitäten.

Grundlegendes zu den Prozessen der Leiterplattendurchkontaktierung.

Nach der Entwicklung der Leiterplatte durch Bei der Strukturierung müssen Hersteller entscheiden, wie die Oberfläche behandelt wird. Dieses „Durchgangsbeschichtungsverfahren“ ist unerlässlich, um Kurzschlüsse zu vermeiden und die Zuverlässigkeit der Platine bei der Montage zu gewährleisten.

• Zeltdurchführungen: Beim Tenting wird der Ring (das Kupferpad, das die Durchkontaktierung umgibt) mit einer Schicht Lötstopplack abgedeckt. Dadurch wird die Durchkontaktierung vollständig vor äußerem Kontakt isoliert und unbeabsichtigte Kurzschlüsse vermieden. Für ein effektives Tenting muss der Lötstopplack den Ring vollständig und ohne Zwischenräume abdecken.
• Nicht abgedeckte Vias (freiliegende Vias): Bei diesem Verfahren bleiben sowohl die Durchgangsbohrung als auch der zugehörige Ring ohne Lötstoppmaske. Ingenieure definieren häufig freiliegende Vias für Testpunkte, um Signale beim Debuggen prüfen zu können. Diese Methode verbessert zwar die Wärmeableitung geringfügig, birgt jedoch ein höheres Risiko von Lötbrücken und Kurzschlüssen während des Wellenlötprozesses.
• Geschlossene Vias mit Lötstoppmaske: Bei innovativen Anwendungen, insbesondere bei BGA-Bauteilen, verschließen Hersteller die Durchgangslöcher mit einem nichtleitenden Epoxidharz und decken sie anschließend mit einer Lötstoppmaske ab. Dadurch entsteht eine glatte, ebene Oberfläche, die das Eindringen von Lot in die Durchgangslöcher beim Reflow-Löten verhindert und das Risiko von Flussmittel- oder Lotkugeln im Inneren ausschließt. Dies ist die zuverlässigste, aber auch die teuerste Abdeckmethode.

So wählen Sie die richtige PCB-Via für Ihr Design aus.

Die Wahl der geeigneten Leiterplatte durch Der Typ ist eine wichtige Stilentscheidung, die technische Anforderungen mit Budgetbeschränkungen in Einklang bringt.

Bei den meisten Standard-Multilayer-Platinen, bei denen der Platz nicht die Hauptbeschränkung darstellt, Durchgangsloch mittels ist aufgrund der geringen Kosten und der einfachen Herstellung die Standardoption.

Bei der Entwicklung kompakter und leistungsstarker Produkte ist jedoch Blinde und vergrabene Vias wird unerlässlich. Diese fortschrittlichen Via-Typen ermöglichen es Designern, die Routing-Dichte drastisch zu erhöhen, die allgemeine Platinengröße zu reduzieren und die Anzahl der benötigten Lagen zu verringern. Während ein Blindplatine mittels oder Vergrabene PCB-Durchkontaktierung Die Fertigungskosten steigen zwar aufgrund der Notwendigkeit mehrerer Laminierungs- und Bohrzyklen, doch die Vorteile hinsichtlich Miniaturisierung und Leistung rechtfertigen oft die Kosten für HDI-Anwendungen. Die endgültige Entscheidung hängt von einer sorgfältigen Analyse der Schaltungsdichte, der erforderlichen Signaleffizienz und des Projektbudgets ab.

Häufig gestellte Fragen (FAQs) zu PCB via.

1. Was ist eine Mikrovia? Eine Microvia ist eine extrem kleine Version einer Blind Via, die üblicherweise mit einem Laser erzeugt wird. Sie ist eine entscheidende Funktion von HDI-Leiterplatten und ermöglicht noch dichtere Verbindungen und feinere Bauteilabstände als einfache Blind Vias.
2. Was ist der Unterschied zwischen einem Mittel und einem Pad? Ein Pad ist eine Kupferoberfläche auf einer einzelnen Schicht, die zum Löten eines Elementanschlusses verwendet wird. PCB mittels ist ein plattiertes Loch, das zur Verbindung von zwei oder mehr verschiedenen Schichten dient. Obwohl es sich bei beiden um Kupferelemente handelt, dient ein Through der Verbindung zwischen den Schichten, während ein Pad die Verbindung von Komponenten ermöglicht.
3. Was bedeutet „Via-in-Pad“? . Via-in-Pad ist eine Designmethode, bei der die PCB mittels wird direkt in die Lötfläche des SMD-Bauteils eingebracht. Dies spart erheblich Platz und bietet einen kürzeren, direkteren Signalweg, was die thermische und elektrische Leistung verbessert. Die Durchgangsöffnung muss gefüllt und beschichtet werden, um eine glatte, lötbare Oberfläche zu schaffen.
4. Warum sind Blind- und Buried Vias teurer? . Ihr Herstellungsverfahren ist komplizierter. Im Gegensatz zu einer durchkontaktierten Platine, die in einem einzigen Pressvorgang hergestellt wird, sind Platinen mit Blinde oder vergrabene Vias erfordern zahlreiche aufeinanderfolgende Laminierungsschritte. Jeder Schritt umfasst das Bohren, Plattieren und Zusammenpressen der Schichten, was die Produktionszeit und -kosten erheblich erhöht.
5. Kann eine Leiterplatte Hochgeschwindigkeitssignale beeinflussen? . Absolut. Ein PCB mittels führt zu Impedanzänderungen, die bei hohen Frequenzen zu Signalreflexionen und -verschlechterungen führen können. Bei Hochgeschwindigkeitsdesigns müssen Ingenieure Größe, Padgröße und die umgebenden Masseverbindungen sorgfältig berücksichtigen, um ungünstige Auswirkungen auf die Signalstabilität zu reduzieren.
6. Was ist der Restring einer Leiterplatte? Der Ring ist der Kupferring, der das Bohrloch der Durchkontaktierung umgibt. Seine Hauptfunktion besteht darin, eine zuverlässige elektrische Verbindung zwischen der Durchkontaktierung und der damit verbundenen Kupferbahn sicherzustellen. Ein ausreichend großer Ring ist entscheidend für die mechanische Stabilität der Durchkontaktierung.

Zusammenfassung der PCB-Durchkontaktierung.

Der Leiterplatte über ist eine wichtige Komponente bei der Gestaltung und Herstellung mehrschichtiger Leiterplatten. Es unterstützt die komplexe, dreidimensionale Signal- und Stromführung, die für moderne elektronische Geräte erforderlich ist. Designer können zwischen drei Haupttypen wählen: Durchgangsloch , blind , Und begraben – jeweils mit einem anderen Kompromiss zwischen Plattendichte, Effizienz und Kosten. Darüber hinaus ist das Verständnis von Prozessen wie Zelten und Pluggen entscheidend für die Zuverlässigkeit und Herstellbarkeit der Platten. Durch fundierte Entscheidungen darüber, welche Leiterplatte durch Mithilfe der zu nutzenden Strukturen und Prozesse können Ingenieure effektiv robuste, kompakte und leistungsstarke elektronische Geräte entwickeln.

Wenn Sie PCB oder PCB-Montage benötigen, kontaktieren Sie uns bitte [email protected]