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ブラインド&埋め込みPCB

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PCB のプロトタイプと製造の分野で 10 年以上の経験を持つ当社は、品質、納期、費用対効果、その他の厳しい要求の点で、さまざまな業界のお客様のニーズを満たすことに尽力しています。 

世界で最も経験豊富な PCB メーカーの 1 つとして、当社は PCB ニーズのあらゆる側面において、お客様の最良のビジネス パートナーであると同時に良き友人であることを誇りに思っています。
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概要

アイテム リジッドPCB
最大レイヤー 60L
内層の最小トレース/スペース 3/3ミル
アウトレイヤーの最小トレース/スペース 3/3ミル
内層最大銅 6オンス
アウトレイヤーマックス銅 6オンス
最小機械穴あけ 0.15mm
最小レーザー穴あけ 0.1mm
アスペクト比(機械穴あけ) 20:1
アスペクト比(レーザードリリング) 1:1
圧入穴公差 ±0.05mm
PTH 許容値 ±0.075mm
NPTH許容値 ±0.05mm
皿穴許容差 ±0.15mm
板厚 0.4~8mm
板厚公差(<1.0mm) ±0.1mm
板厚公差(≧1.0mm) ±10%
インピーダンス許容差 シングルエンド:±5Ω(≦50Ω)、±7%(>50Ω)
差動:±5Ω(≦50Ω)、±7%(>50Ω)
最小基板サイズ 10*10mm
最大ボードサイズ 22.5*30インチ
輪郭許容差 ±0.1mm
最小 BGA 700万
最小SMT 7*10ミル
表面処理 ENIG、ゴールドフィンガー、浸漬シルバー、浸漬錫、HASL(LF)、OSP、ENEPIG、フラッシュゴールド、硬質金メッキ
戦士の表情 緑、黒、青、赤、マットグリーン
最小ソルダーマスククリアランス 150万
最小ソルダーマスクダム 300万
伝説 白、黒、赤、黄
凡例の最小幅/高さ 4/23ミル
ひずみフィレット幅 /
ボウ&ツイスト 0.3%

電子機器の小型化に対応するために、より小型のプリント基板 (PCB) の必要性が高まっています。すべての PCB コンポーネントを PCB に追加できるとは限りません。このような状況は、回路基板内のビアを使用して軽減できます。ビアは、多層 PCB 内の 1 つの層を別の層に接続する垂直の導電性の穴です。 

これらは、表面の下、2 つの層の間、または基板全体に存在する可能性があります。ビアには、ブラインド、マイクロ、埋め込みなど、いくつかの種類があります。この記事では、PCB のブラインド ビアと埋め込みビアについて説明します。これらは、PCB 製造に最もよく使用される 2 つのビアです。ビアの利点、ビアの製造方法、その重要性について説明します。 

PCBビアとは何ですか?

ビアは、PCB の 2 つ以上の層に開けられる小さな穴です。その主な役割は、信号が層を通過できるようにすることです。電力はビアからも分配されます。ビアによるこれらの層間接続は、電子デバイスの PCB の機能に影響を与えます。 

PCB のビア (Vertical Interconnect Access の略称) は、プリント基板の製造において重要な役割を果たします。標準ビアは、3 つの重要なコンポーネントで構成されます。バレル、PCB の穴を通して 2 つの層を接続する導電性チューブ、およびバレルの端に接続し、コンポーネント、プレーン、またはトレースに接続するパッドです。 

アンチパッドまたはクリアランス ホールは、バレルを隣接する銅層から分離します。ビアには、スルービア、ブラインドビア、埋め込みビアの 3 つの主なタイプがあります。

スルービアは、ビアに関して最初に考えられることが多いですが、従来のメッキスルーホール (PTH) ビアです。このタイプは、基板にドリル穴があり、PCB の両方の外層を接続します。

高密度多層プリント基板 (PCB) では、ブラインド ビアや埋め込みビアを含むマイクロビアが不可欠になります。高密度相互接続 (HDI) テクノロジーは、これらのマイクロビアを利用して複雑な PCB を作成します。

Globalwell ブラインド & 埋め込み PCB 1

PCB ビアの種類を調べる

ご存知のとおり、ビアは、電子設計における特定の目的を果たす PCB 層を接続する導電経路です。一般的な via タイプを調べてみましょう。

ブラインドビア

ブラインド ビアは外層の片側 (上または下) から接続され、基板全体を通過することなく少なくとも 1 つの内層に接続します。

PCB スペースを解放するのに価値があり、ボール グリッド アレイ (BGA) アセンブリや高密度相互接続 (HDI) PCB で一般的に使用され、設計の柔軟性が向上します。

埋められたビア

それは少なくとも 2 つの内側の層を接続し、外側の層には見えません。主に内層信号を接続するように設計されており、信号干渉のリスクを軽減します。信号の整合性を維持するために重要な HDI PCB に適しています。

スルーホールビア

最も一般的なタイプは、基板全体を貫通して内層と外層を接続します。内部 PCB 相互接続の標準的な選択肢であり、コンポーネントの取り付け穴として使用され、安定性を提供します。

マイクロビア

直径が 150 ミクロン未満のビアは、高密度相互接続 (HDI) PCB で広く使用されています。小さな穴サイズに適しており、回路基板上のスペース使用量を最小限に抑えます。銅メッキにより各層を接続し、円錐形状で銅メッキを簡素化します。複雑な設計には、複数のマイクロビアを積み重ねる必要があります。

マイクロビア、つまり隣接する層を接続するために通常めっきされる小さな穴は、より多くの回路トレースを収容することで PCB の回路密度を高めます。隣接する 2 つの銅層のみを接続する標準的なマイクロビアとは異なり、トレース ライン用の追加のスペースが残ります。

ビアインパッド

これには、回路基板上のボール グリッド アレイ (BGA) パッドにビアを直接配置することが含まれます。メーカーはこれを省スペースの利点として考慮しています。 BGA パッドにビアを組み込むことで追加スペースの必要性が最小限に抑えられ、機能を損なうことなく小型の PCB の設計が可能になります。

ビアのタイプの選択は、特定の PCB 設計要件によって異なります。エンジニアは、適切なビア タイプを選択する際に、スペースの制約、信号の完全性、高密度の相互接続などの要素を考慮します。進化する PCB テクノロジーの状況は設計の限界を押し広げており、効率的で信頼性の高い電子デバイスの特性を理解することの重要性が強調されています。

PCB 上のビアの必要性

PCB の外層と内層は、ビアを利用した電気部品を使用して接続されます。ビアは、PCB 内の限られた接続スペースを補うために、内層だけでなく外層でも使用できます。埋め込みビアは PCB の内層に存在します。 

これらは、回路内の他のコンポーネントのためのスペースを解放するのに役立ちます。一方、ブラインドビアは表面に存在し、BGA コンポーネントに最適です。 HDI PCB にはブラインド ビアと埋め込みビアがあり、より優れた電力とコンパクトな表面積を実現します。 

ビアを使用した接続が増えると、回路基板の密度が高まります。携帯電話、スマートデバイス、医療機器、ラップトップなどに使用されています。 HDI PCB の製造は複雑なプロセスであり、専門家のみが行うことができます。 

ビアの利点

プリント基板におけるビアの利点は次のとおりです。 

信号のルーティング

ビアとマイクロビアは、高密度の PCB による良好な信号ルーティングを保証します。ブラインドビアと埋め込みビアの両方が信号を強化し、さらなる転送を可能にします。ビアはより多くの電流を流すため、パワー ネットにも役立ちます。 

多層基板の配線密度

ビアは互いの下の複数の層に追加できるため、PCB の密度が増加します。オーバーラップするビアにより、回路に必要な垂直接続が提供されます。さらに、いくつかの異なるトレースを使用して、ビアを相互に接続できます。 

送信信号

ビアは、基板内の複数の PCB 層間で信号を転送します。他のコンポーネントを統合する場合は、ボード上に別のルートが必要になる場合があります。 

省スペース

パッド内ビアは、PCB 上のスペースを節約するための革新的なソリューションを提供します。ビアをコンポーネントのパッドに直接統合することで、信号を配線する必要がなくなり、配線が最適化され、PCB 全体の設置面積が大幅に削減されます。

より簡単なルーティング

配線を容易にするために、コンポーネント パッドの直下にビアを配置すると、特にボール グリッド アレイ (BGA) パッケージのようなフットプリントが小さいコンポーネントの場合、スペースが解放され、プロセスが簡素化されます。

放熱性の向上

熱源近くのパッドにビアを戦略的に配置することで、より優れた放熱が実現します。これにより、コンポーネントとさまざまな PCB 層間の熱伝導率が向上し、より高速かつ効率的な熱放散が促進されます。

インダクタンスの低減

パッド内のビアの統合により、追加の接続セグメントに関連する寄生インダクタンスが低減されます。この削減は、高速設計およびインターフェイスにとって特に有益であり、信号整合性の向上に貢献します。

経費節約

複数のビアを使用して層数が少ない場合は、コストを抑えて生産量を増やすことができます。 

PCB のブラインドビアを理解する

ブラインド ビアは基板の片面に表示され、外層を接続し、2 つ以上の層を通過して内層に接続します。ただし、ブラインド ビアは基板全体を横断して他の外層に直接接続することはできません。ビア タイプ間のこうした区別により、設計者は、特定のスペース、密度、接続要件に合わせて PCB を作成するための多彩なオプションを得ることができます。

たとえば、2+4+2 層の基板にブラインド ビアの穴あけを行う場合、外側の 2 層が最初に穴あけされます。もう 1 つの方法は、正確な位置合わせに特別な注意を払いながら 2+4 を一緒にドリルすることです。 

ブラインド ビアのいくつかの特徴を次に示します。 

  • ブラインド ビアは、基板の隣接する層のみを接続します。 
  • PCB を完全には通過しません。 
  • ブラインド ビアは高密度の相互接続に最適です。 
  • 内部的には、あるレイヤーを別の直接のレイヤーにのみ接続できます。 
  • 熟練した製作が必要です。 
  • ブラインドビアは基板全体を通過するため、スルーホールに匹敵するものではありません。 
  • ボード内に隠されるのではなく、内部層を介して接続を提供します。 

PCB の埋め込みビアについて

基板内に隠された埋め込みビアは、内部層間のみを通過するため、外部からは見えません。これらのビアは 2 つ以上の内層を通過できますが、外層まで拡張することはできません。埋め込みビアの穴あけは PCB の組み立て中に行われ、外部からアクセスすることなく内部層を接続します。

たとえば、埋め込みビアでは、接着前に穴が開けられるため、部分的な接着のみが必要になります。 PCB に永久的に接合する前に、2 つの層を一緒にドリルで穴を開けます。

  • 埋め込みビアの重要な特徴をいくつか示します。
  • 埋め込みビアは PCB 内に囲まれています。 
  • 埋め込みビアにはメッキや穴は必要ありません。 
  • 内部レイヤーを接続するだけです。
  • 高度な制作スキル制作におけるスキルは必須です。
  • 接地および電源配線に使用できます。 
  • 埋め込みビアは、完成した基板には開口部として現れません。 
  • これらは絶縁を形成するため、外部層を接続しません。 
Globalwell ブラインド & 埋め込み PCB

ブラインドビアと埋め込みビアはどのように製造されますか?

PCB にビアを作成するには、多層積層後または多層積層前という 2 つの主な方法が必要です。ブラインドビアおよび埋め込みビアの場合、コアにドリル加工が施され、スルーホールがメッキされます。次に、スタックが構築され、一緒にプレスされます。この製造プロセスの詳細については、IPC-2221B のマニュアルを参照してください。

ブラインドビアを作成するときは、ドリルの深さを慎重に考慮してください。穴の深さは非常に重要であり、ボードのパフォーマンスに影響を与えます。深さが深すぎると信号が歪む可能性があり、深さが不十分な場合は接続不良が発生する可能性があります。

最適な設計を行い、コストのかかる製造上の問題を回避するには、PCB メーカーにお問い合わせください。取締役会にとって最適なアプローチについてアドバイスを求めることが不可欠です。メーカーはビアを金属または熱/電気エポキシでプラグし、その上に銅をめっきすることができます。

内部の気泡によってはんだ接合部にボイドやピンホールが発生するのを防ぐことができます。メーカーと協力することでビアが適切に設計され、PCB の全体的な信頼性とパフォーマンスが向上します。

埋め込みビアをいつ、どこで使用するか?

PCB 相互接続が内部で設計されている場合は、ブラインド ビアよりも埋め込みビアが優先されます。 RF 回路に絶縁を追加して、信号の遮断を保証します。さらに、埋め込みビアでは、外層にスタブが表示されません。 

絶縁された接続とは別に、埋め込みビアは、外部回路基板層からは適用できない可能性がある接続に適しています。ブラインドビアと埋め込みビアの直接的な内部接続は層の削減に役立つため、スタックのサイズが小さくなります。 

ビア製造に使用される技術

以下に、ビアの製造に使用されるいくつかのテクニックを示します。 

連続ラミネート

この方法では、各層は、それらの間にある事前に形成されたビアとともに積層されます。ここでは、非常に薄いラミネート片を使用して両面 PCB を作成します。穴あけが行われ、続いて積層板にメッキとエッチングが行われます。これにより、基板の片面に 2 番目の層に接続する機能が追加されます。

最上層は、穴あけやエッチングを行わずに、PCB の最上仕上げ層として機能します。これらの層は、積層を使用して他の層と組み立てられます。多層 PCB の場合は、この積層された層に他の層が接合されます。内部層はビア構造に柔軟性を与え、フレックスボードに最適です。この方法は正確です。ただし、ブラインドビアの作成にはコストがかかります。薄いラミネートは、エッチングや穴あけのプロセス中に注意して取り扱う必要があります。 

レーザーアブレーション

レーザーアブレーションは、ブラインドビアと埋め込みビアを作成するために機能します。ここでは、レーザーが特定の場所から材料を除去することによって穴を開けます。レーザーアブレーションは主に、PCB の積層された内部層に穴を開けるために使用されます。たとえば、アブレーションが 2 つの内層と外層の間で行われる場合、これは同時に行われます。 CO2 レーザーとエキシマ レーザーは、材料のアブレーションに使用される 2 つの方法です。 

CO2 レーザーは強力な機械を使用して銅材料に穴を開けます。穴が正しい位置に開けられていることを確認するために、写真撮影が行われる場合があります。重要なことの 1 つは、レーザーによる穴あけがエッチング プロセスの前に行われることです。 

エキシマ レーザーは、誘電体材料や銅に穴を開けるのに最適です。したがって、ブラインド ビアは 1 ステップのプロセスで作成できます。さらに、この方法では銅に事前に穴を開ける必要はありません。エキシマ レーザー プロセス中、埋め込みビア内の銅パッドをレーザーが切断しないように、銅パッドを保護する必要があります。これはビアを作成するための正確かつ効果的な方法です。 

プラズマエッチング

薄い誘電体層は、真空環境で乾燥ガスを介してプラズマ エッチングされます。プラズマは、帯電していないフリーラジカルを放出して基板表面と反応し、ブラインド ビアを作成します。プラズマイオンが銅材料の上に放出されると、イオンは除去され、小さな穴が残ります。 

プラズマ エッチングは、非常に小さな直径の正確な穴を形成するのに最適です。さらに、この方法は不活性雰囲気中で行われます。したがって、汚染物質が PCB に影響を与えることはありません。この方法の欠点の 1 つは、高価であり、大量注文には適さない可能性があることです。 

制御された深さのドリルブラインドビア

制御された深さのブラインドビアを作成するには、非常に正確なドリル貫通を使用して PCB の片面に穴を作成します。ブラインド ビアは、パッドを使用して材料の一部を貫通して作成されます。次の工程では銅メッキが行われます。この方法は高価なエッチングやレーザー装置を必要としないため、手頃な価格です。ただし、常に要求に適合するとは限らない、より大きな穴が作成されます。したがって、安全のために重要な回路はドリル穴から遠ざける必要があります。

写真経由テント

フォトビア テンティングは、ブラインド ビアと埋め込みビアの両方を正確な位置に作成する方法です。環状の銅リングの上に、液体の写真画像形成可能なインクを使用して選択的なテンティングが行われます。ビア上に保護層を追加して、湿気や汚れの蓄積を防ぎます。 

フォトイメージャブル誘電体層により、ビア上に選択的にテントを張り、ブラインド/埋め込みビアが必要な場所にのみ開口部を残すことができます。過酷な条件や温度変化に耐えるように作られた PCB には、環境へのダメージを最小限に抑えるためにテントが必要です。 

これとは別に、穴が塞がれると信号干渉が大幅に減少します。高速 PCB では信号の反射とクロストークも減少します。パフォーマンスと信頼性の向上。

Globalwell ブラインド & 埋め込み PCB 2

ブラインドビアと埋め込みビアの違い

ブラインドビアと埋め込みビアの主な違いは次のとおりです。 

  • ブラインドビア製造は中程度の複雑さです。一方、埋め込みビアの製造は非常に複雑です。これらは両方とも製造コストを増加させます。 
  • ブラインド ビアの製造プロセスには、穴あけ、テント張り、充填、メッキが含まれます。埋め込みビアは、レーザーアブレーションと銅メッキを使用して作成されます。 
  • ブラインド ビアは、インダクタンス、スタブ、抵抗が低くなります。一方、埋め込みビアのインダクタンス、スタブ、抵抗は最も低くなります。 
  • ブラインド ビアの直径は中程度から小です。埋め込みビアは直径が最も小さいため、マイクロビアと混同されることがよくあります。

PCB 上にビアを作成する場合の設計上の考慮事項

PCB 上のビアを設計する際には、従うべきルールがいくつかあります。ビアの数とその配置は、回路基板の動作に大きな影響を与える可能性があります。 PCB 上にビアを作成する場合の主な設計上の考慮事項は次のとおりです。

構成とクリアランスのルール

PCB 上にビアを作成する場合は、物理ワークスペースで制約マネージャーを使用して、標準のクリアランス ルールに従いながら正確に構成します。これにより、適切な間隔が確保され、近接や干渉に関連する問題が防止されます。

表面実装部品 (SMD)

はんだフラックスの閉じ込めや潜在的な腐食を防ぐため、SMD パッドの間にビアを直接配置しないでください。 SMD の下のはんだフラックスは製造後の検査を複雑にする可能性があり、戦略的なビア配置の必要性を浮き彫りにしています。

ブラインド/埋め込みビア設計

PCB 設計にブラインド ビアや埋め込みビアを組み込むには、ガイドラインに注意する必要があります。これらのビアは偶数の銅層にまたがる必要があり、コアの上面で終わったり、下面から始まったりしないでください。時間とコストを削減するには、スタックビアではなくスタッガードビアを選択してください。

制御された深さとアスペクト比

ブラインドビアや埋め込みビアの深さを制御することが重要です。電気的性能と信号の整合性を強化し、ノイズ、クロストーク、EMI/RFI を最小限に抑えるために、高速ビアのアスペクト比を最小限に抑えます。

サイズに関する考慮事項

ビアのサイズは PCB 設計において重要です。特に高密度相互接続 (HDI) ボードでは、より小さなビアを使用して、容量とインダクタンスを最小限に抑えます。熱管理を向上させるために、サーマル パッド内のビアが確実に充填されていることを確認します。

BGA の設置

ボール グリッド アレイ (BGA) を取り付ける場合は、サーマル パッドのブラインド ビアとスルー ビアを使用します。組み立て中にはんだ接合部の完全性を維持するために、これらのビアが充填および平坦化されていることを確認してください。

組み立てに関する考慮事項

製造では、サーマルパッド内の貫通ビアの欠如を補う必要があります。これは、パッド上のはんだペーストステンシルの周囲に窓ガラスのような開口部を追加することによって行われます。これにより、組み立て中のはんだの溜まりやガスの放出が防止され、全体的なはんだ接合の品質が向上します。

通関と検査

特に配線/切り込みのあるエッジ付近のトレースとビアでは、重要なクリアランスを維持してください。特にボール グリッド アレイ (BGA) のような複雑なコンポーネントの場合、厳密な検査プロトコルが非常に重要です。

ドッグボーンデザイン

ドッグボーン設計では、干渉を避け、接続の完全性を維持するために、BGA の下のビアのマスク クリアランスに注意してください。

公差

正確な環状リング、ドリルと平面のクリアランス、推奨直径範囲などの重要な公差を遵守してください。正確な位置登録とソルダーマスクの適切なクリアランスを見つけます。これらの要素を考慮すると、PCB の信頼性、性能、製造性が向上します。

ビアはどのようにカバーされますか?

適切なビア カバー方法の選択は、PCB 設計の特定の要件によって異なります。ブラインド ビアと埋め込みビアは、少なくとも 4 層の基板で使用でき、多層基板の密度を高め、全体の層数と基板寸法を削減します。設計仕様と目的の機能を慎重に考慮することで、PCB 設計におけるビア カバー プロセスの選択が決まります。

PCB 内のビアはさまざまな方法でカバーできます。

テンティングビア

テンティングビアとは、環状リングをはんだマスクで覆って絶縁することを意味します。はんだマスクの厚い層で完全に覆われるようにすることで、偶発的な短絡が防止され、PCB 全体の信頼性が向上します。

ビアはカバーされていません

「ビアがカバーされない」を選択すると、ビアホールと環状リングの両方がはんだマスクなしで露出したままになります。測定信号のデバッグに一般的に使用されるこの方法は、放熱面積を増やして、より適切な熱管理をサポートすることもできます。ただし、ショートの危険性が高いことに注意してください。

はんだマスクを使用したプラグ付きビア

はんだマスクでビアを差し込むと、ウェーブはんだ付け中にはんだボールによる短絡が防止され、ビアホールにフラックスが残留するのが防止されます。ボール グリッド アレイ (BGA) や集積回路 (IC) アセンブリなどのコンポーネントを備えた PCB の場合、マスクプラグビアを選択すると、信頼性の高いはんだ付けプロセスが保証されます。

別れの言葉

PCB 内のブラインド ビアと埋め込みビアは、すべてのコンポーネントをさまざまな層に組み込むために重要であることがわかりました。ブラインドビアと埋め込みビアには、品質と精度を確保するために専門的なスキルと設備が必要です。したがって、豊富な経験を持つ適切なプリント基板メーカーを選択することが重要です。 PCB のカスタム プロトタイプと 1 回限りの納品を提供する業者を探してください。

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