2024年7月5日

ブラインドビア、埋め込みビア、マイクロビアとは何ですか?

PCB 設計は計画がすべてです。電気のロードマップを作成するようなものです。エンジニアはコンポーネントを配置し、電気信号が通る経路を描きます。これにより、ガジェットが期待どおりに動作します。

PCB は単純なものから複雑なものまであります。単純な PCB は 1 つの層だけで構成されますが、複雑な PCB は複数の層が積み重ねられています。多層 PCB はより多くの機能を備えているため、ハイテク デバイスで使用されています。

ビアは多層 PCB で重要な役割を果たします。ビアは、異なる層間の電気接続を作成するために PCB に開けられた小さな穴です。 

信号と電力をある層から別の層に伝達し、現代の電子機器に必要な複雑な相互接続を可能にします。 

ビアを使用すると、今日のテクノロジーで使用されている高密度で多機能な PCB を実現できます。

この記事では、ブラインドビア、埋め込みビア、マイクロビアの3種類のビアについて説明します。各タイプはそれぞれ異なり、異なる目的で使用されます。この記事を読み終える頃には、これらのビアが何であるか、そしてなぜ重要なのかが分かるでしょう。 PCB設計.

さまざまなパターンのカラフルな回路基板4枚

PCB設計におけるビアの理解

ビアは PCB の小さいながらも重要な部分です。ボードの異なる層間を接続する小さな穴です。電気信号の橋と考えてください。

PCB におけるビアとは何かの説明

簡単に言えば、ビアとは PCB に開けられた穴のことです。これらの穴は金属で埋められたりメッキされたりして、電気を通過させることができます。ビアは基板の層を別の層に接続し、狭いスペースに複雑な回路を組み込むことを可能にします。ビアがなければ、デバイスにこれほど多くの技術を組み込むことはできません。

多層 PCB 接続におけるビアの重要性

ビアは、 多層PCB信号が層間を移動し、回路内のすべてのものが連携して動作することを可能にします。この接続性は、現代の電子機器のパフォーマンスにとって不可欠です。 

ビアにより、エンジニアはコンパクトで効率的なデバイスを設計できます。ビアのおかげで、私たちは毎日使用する強力なガジェットを手に入れることができます。

PCBコンポーネントの詳細については、 電子回路基板部品.

ブラインドビア

ブラインドビアとは何ですか?

ブラインド ビアは、PCB 設計で使用される特別なタイプのビアです。ボードを完全に貫通せずに、ボードの外側の層を 1 つ以上の内側の層に接続します。これが「ブラインド」と呼ばれる理由です。つまり、PCB の反対側からは見えません。

異なるビアタイプによる PCB 設計パラメータ

ブラインドビアの設計上の考慮事項

ブラインドビアを作成するには、慎重な計画が必要です。考慮すべき重要なポイントをいくつか示します。

深度コントロール

ブラインド ビアの深さは非常に重要です。適切なレイヤーを扱いやすい深さで接続する必要があります。ここでは精度が重要です。

アスペクト比

アスペクト比、つまり深さと直径の比は、約 1:1 である必要があります。これにより、ビアの信頼性と製造可能性が保証されます。

積層工程と製造プロセス

ブラインドビアは製造工程に追加のステップを伴います。PCBを部分的に組み立て、穴を開け、最後に再度ラミネート加工する必要があります。これによりプロセスはより複雑になりますが、より高度な設計が可能になります。PCB製造の詳細については、 PCB製造プロセスの完全ガイド.

ブラインドビアの用途

ブラインド ビアは、高密度相互接続 (HDI) PCB でよく使用されます。これは、小さな領域に多数の接続があるボードです。具体的な用途をいくつか見てみましょう。

高密度相互接続(HDI)PCBでの使用

HDI PCB ではスペースが限られています。ブラインド ビアはボードの途中までしか通らないためスペースを節約でき、より狭いスペースにより多くのコンポーネントと接続を配置できます。

モバイル機器と小型電子機器の例

ブラインド ビアは、携帯電話やその他の小型機器に大きなメリットをもたらします。ブラインド ビアにより、これらのデバイスは高性能でありながらコンパクトになります。ブラインド ビアを使用することで、設計者はより小さなパッケージに多くの機能を詰め込むことができ、より薄くて軽いデバイスを実現できます。

高密度PCBの利点と用途の詳細については、 大量生産PCBの利点と用途.

埋め込みビア

埋め込みビアとは何ですか?

埋め込みビアは、PCB で使用される別のタイプのビアです。これらのビアは、PCB の内層のみに接続し、外層には到達せず、ボード内に「埋め込まれて」います。

ビアプロパティを使用した Autodesk Fusion 360 での PCB 設計

埋め込みビアの設計上の考慮事項

埋め込みビアの設計には、いくつかの重要な要素が関係します。以下に留意すべき重要なポイントを示します。

レイヤーの制約と接続

埋め込みビアは内部レイヤーのみに接続します。つまり、ビアが正しいレイヤーに接続されるようにレイヤー スタックを慎重に計画する必要があります。間違いを避け、ボードが意図したとおりに機能するようにするには、適切な計画が不可欠です。

製造の複雑さと追加の積層ステップ

埋め込みビアの作成は、標準ビアよりも複雑です。基板をラミネートし、穴を開け、再度ラミネートする必要があります。ラミネートの各ステップで、製造時間とコストが増加します。ただし、この複雑さにより、より洗練されたコンパクトな設計が可能になります。

ラミネート工程中の熱管理

埋め込みビアを扱う場合、熱管理は非常に重要です。ラミネーション プロセスからの熱は、ビアの完全性に影響を与える可能性があります。適切な熱制御により、ビアの信頼性が維持され、PCB のパフォーマンスが向上します。

埋め込みビアの用途

埋め込みビアは、複雑な多層 PCB で使用されます。これらのアプリケーションでは、ボード内で信頼性が高く効率的な接続が必要です。

複雑な多層PCBでの使用

埋め込みビアは、多くの層を持つ PCB に最適です。埋め込みビアは、外層に影響を与えずに内層内の接続を管理するのに役立ちます。これは、スペースが限られており、高いパフォーマンスが求められる設計で特に役立ちます。

医療機器および航空宇宙アプリケーションにおける事例

医療機器では、埋め込みビアがよく使用されます。これらの機器は小型でありながら堅牢である必要があり、埋め込みビアはこのバランスの実現に役立ちます。 

埋め込みビアは、小型で信頼性が高く、高性能な電子機器を必要とする航空宇宙用途にも役立ちます。埋め込みビアにより、過酷な条件に耐えられる洗練された設計が可能になります。

埋め込みビアとその用途の詳細については、以下を参照してください。 セラミック基板の総合紹介.

マイクロビア

マイクロビアとは何ですか?

マイクロビアは、PCB 設計で使用される非常に小さなビアです。通常、直径は 150 ミクロン未満です。これらの小さな穴は複数のボード層を接続し、高密度で複雑な設計を可能にします。

PCB 内のさまざまなマイクロビアの図

マイクロビアの設計上の考慮事項

マイクロビアの作成には高度な技術と慎重な計画が必要です。考慮すべき重要なポイントは次のとおりです。

精密ドリル加工とレーザードリル加工技術

マイクロビアは、 精密掘削多くの場合、レーザーを使用します。これにより、穴が正確かつきれいになります。 

レーザードリリング 従来の方法では実現できない、小さくて正確な穴を開けることができるため、これは不可欠です。

マイクロビアのスタッキングとスタッガリング

マイクロビアは、スペースと接続性を最大限に高めるために、積み重ねたり、交互に配置したりできます。積み重ねとは、ビアを複数のレイヤーにまたがって直接重ねて配置することです。 

交互に配置するということは、互いにわずかにずらして配置することを意味します。どちらの方法も、スペースを節約し、PCB のパフォーマンスを向上させるのに役立ちます。

信頼性と厳格な製造管理の確保

マイクロビアはサイズが小さいため、高い信頼性が求められます。品質を確保するには、厳格な製造管理が必要です。 

これには、製造中の注意深い監視とその後の徹底的なテストが含まれます。マイクロビアの障害は PCB 全体のパフォーマンスに影響を及ぼす可能性があるため、信頼性の確保は非常に重要です。

マイクロビアの用途

マイクロビアは、小さな領域で多数の接続を必要とする高密度相互接続 (HDI) PCB で使用されます。

HDI PCBでの使用

HDI PCB は高度な電子機器の標準です。限られたスペースに多くのコンポーネントと接続を収める必要があります。マイクロビアは、レイヤー間の非常に小さく正確な接続を提供することでこれを可能にします。

先進エレクトロニクスと高性能デバイスの例

マイクロビアは、スマートフォン、タブレット、ウェアラブルデバイスなどのハイテク機器に使用されています。また、高性能コンピューティングや通信機器でも重要な役割を果たしています。マイクロビアにより、これらのデバイスはより小型で高速かつ強力になります。

先端エレクトロニクスにおけるマイクロビアの使用に関する詳細については、以下を参照してください。 二層PCBとは.

ブラインドビア、埋め込みビア、マイクロビアの比較

主な違い

ブラインドビア、埋め込みビア、マイクロビアの違いを理解することは、PCB 設計にとって非常に重要です。各タイプには独自の特性と用途があります。

スルーホール、ブラインドビア、埋め込みビアを示す PCB 断面

定義、設計上の考慮事項、およびアプリケーションの比較

  • ブラインドビア: これらは、外層を 1 つ以上の内層に接続しますが、PCB を通過せず、外層のスペースを節約するのに役立ちます。
  • 埋め込みビア: これらは完全に内層内にあり、外層には達しません。多層 PCB 内の複雑な接続を管理するのに役立ちます。
  • マイクロビア: HDI PCB で使用される極めて小さなビア。複数の層を接続し、多くの場合レーザーを使用した精密なドリル加工によって作成されます。

各タイプのビアの長所と短所

  1. ブラインドビア:
    • 利点: 外層のスペースを節約できるため、HDI 設計に最適です。
    • 短所: 製造プロセスがより複雑になり、コストが高くなります。
  2. 埋め込みビア:
    • 利点: 内層内のスペースを効率的に使用しても、外層の設計には影響しません。
    • 短所追加のラミネート工程が必要となり、製造の複雑さとコストが増加します。
  3. マイクロビア:
    • 利点: コンパクトで高性能な電子機器に不可欠な超高密度設計を可能にします。
    • 短所信頼性を確保するには、高度な製造技術と厳格な品質管理が必要です。

各タイプを使用するタイミング

適切なタイプのビアを選択するかどうかは、PCB 設計の特定のニーズによって異なります。以下にガイドラインを示します。

特定のアプリケーションに適したビアタイプを選択するためのガイドライン

  • ブラインドビアを使用する 完全なスルーホールなしで外層と内層を接続する場合。モバイル デバイスや HDI PCB など、表面スペースが限られている設計に最適です。
  • 埋め込みビアを使用する 外層に影響を与えずに内部接続が必要な複雑な多層基板向け。医療機器や航空宇宙機器の高性能アプリケーションに適しています。
  • マイクロビアを使用する スペースが極めて狭く、高性能が求められる HDI PCB に最適です。スマートフォン、タブレット、高速通信デバイスなどの高度な電子機器に最適です。

これらのガイドラインを理解することで、最適な PCB 設計を選択し、効率性と機能性を確保することができます。

PCBレイアウト設計に関する実用的なヒントについては、 すべての設計者が知っておくべき PCB レイアウトの実践的なヒント.

結論

ブラインド ビア、埋め込みビア、マイクロ ビアは、現代の PCB 設計において非常に重要です。ブラインド ビアは、ボード全体を貫通せずに外層と内層を接続します。埋め込みビアは内層のみをリンクし、表面からは見えません。3 つの中で最も小さいマイクロ ビアは、複数の層を接続し、高密度設計で使用されます。

これらのビアを理解することで、エンジニアは効率的でコンパクトな PCB を作成できます。各タイプのビアには、それぞれの長所と特定の用途があります。 

適切な方法を選択することで、設計者はスペースを最適化し、パフォーマンスを向上させ、信頼性を確保することができます。この知識は、テクノロジーを進歩させ、現代の電子機器の需要を満たすために不可欠です。

によって書かれた記事 アリス・リー