Grundlegendes zu Blind Vias und Buried Vias im PCB-Design

Blind Vias und Buried Vias optimieren Platz und Funktionalität in mehrschichtigen Leiterplatten und sind für hochdichte Designs, die komplexe und effiziente Layouts ermöglichen, unverzichtbar. In diesem Artikel werden ihre Definitionen, Vorteile und Konstruktion erläutert sowie die Bedeutung der Zusammenarbeit mit erfahrenen Leiterplattenherstellern, um Blind Vias und Buried Vias korrekt in Ihre Designs zu integrieren.

Was sind Blind- und Buried Vias?

Blinde Durchkontaktierungen

Blind Vias verbinden eine äußere Lage einer Leiterplatte mit einer oder mehreren inneren Lagen, gehen aber nicht durch die gesamte Platine. Diese Vias werden normalerweise verwendet, um Platz auf den äußeren Lagen zu sparen, und sind für High-Density-Interconnect-Designs (HDI) von Vorteil.

Begrabene Durchkontaktierungen

Vergrabene Durchkontaktierungen, auch versteckte Durchkontaktierungen genannt, verbinden die inneren Schichten einer Leiterplatte, ohne die äußeren Schichten zu erreichen. Diese Durchkontaktierungen sind vollständig in der Platine eingeschlossen und werden verwendet, um komplexere Mehrschichtverbindungen herzustellen, ohne Platz auf den äußeren Schichten zu beanspruchen.

Vorteile der Verwendung von Blind- und Buried Vias im PCB-Design

Raumoptimierung

Blinde und vergrabene Vias reduzieren den Bedarf an Durchgangslöchern erheblich und geben so wertvollen Platz auf den äußeren Schichten der Leiterplatten frei. Diese Optimierung ermöglicht mehr Platz für das Routing und die Platzierung von Komponenten, was insbesondere bei High-Density-Interconnect-Designs (HDI) von Vorteil ist.

So helfen beispielsweise vergrabene Vias, Platz auf der Oberfläche freizugeben, ohne Oberflächenkomponenten oder Leiterbahnen auf den oberen oder unteren Schichten zu beeinträchtigen. Ebenso bieten Blind Vias zusätzliche Routing-Optionen, indem sie äußere Schichten mit inneren Schichten verbinden, ohne durch die gesamte Platine zu gehen. Dies ist besonders nützlich für BGA-Komponenten mit feinem Rastermaß, da es dazu beiträgt, die Komplexität und Überlastung der Platinenoberfläche zu reduzieren.

Verbesserte Signalintegrität

Die Verwendung von Blind- und Buried-Vias kann die Signalintegrität durch Verkürzung der Signalwege verbessern und so die Wahrscheinlichkeit einer Signalverschlechterung und von Interferenzen verringern. Da Blind-Vias nur einen Teil der Platine durchqueren, minimieren sie die Entstehung von Signalstummeln, die zu Reflexionen und Signalverlust führen können.

Dieser Vorteil ist bei Hochgeschwindigkeits-PCB-Designs von entscheidender Bedeutung, bei denen die Aufrechterhaltung der Signalintegrität von größter Bedeutung ist. Durch die Optimierung der Signalpfade können Designer sicherstellen, dass Hochfrequenzsignale zuverlässiger übertragen werden.

Verbesserte Designflexibilität

Blinde und vergrabene Vias bieten eine größere Designflexibilität und ermöglichen es Designern, komplexere und kompaktere PCB-Layouts zu erstellen. Diese größere Schichtvernetzung unterstützt die Entwicklung fortschrittlicher elektronischer Geräte, die dichte und komplexe Schaltungsanordnungen erfordern.

Bei Leiterplatten mit hoher Verbindungsdichte ermöglichen diese Durchkontaktierungen eine bessere Stromversorgung und eine höhere Schichtdichte. Dadurch können Leiterplatten kleiner und leichter gemacht werden, was für miniaturisierte Elektronik wie Smartphones, Tablets, Laptops und medizinische Geräte von Vorteil ist. Die Möglichkeit, ein kompaktes Design beizubehalten, ohne die Funktionalität zu beeinträchtigen, ist ein wesentlicher Vorteil im modernen Elektronikdesign.

Spezifische Anwendungen und Beispiele

• Leiterplatten mit hoher Verbindungsdichte: Sowohl blinde als auch vergrabene Durchkontaktierungen sind ein integraler Bestandteil von HDI-Designs und bieten den notwendigen Platz und die Signalintegrität für komplexe Schaltungslayouts.

• Miniaturisierte Elektronik: Geräte wie Smartphones, Tablets und Wearables sind auf diese Vias angewiesen, um ihre kompakten und effizienten Designs zu erreichen. Die Verwendung versteckter Vias trägt dazu bei, die Gesamtgröße und das Gewicht dieser Geräte gering zu halten, was sie benutzerfreundlicher macht.

• Medizinische Geräte: In der Medizintechnik, wo es auf Präzision und Zuverlässigkeit ankommt, tragen Blind Vias und Buried Vias zur Entwicklung kleiner, aber dennoch hochfunktioneller Geräte bei.

Wie werden Blind- und Buried Vias gebaut?

Der Herstellungsprozess von Blind Vias und Buried Vias umfasst mehrere präzise Schritte, um zuverlässige Verbindungen und hohe Leistung in mehrschichtigen Leiterplatten sicherzustellen:

• Bohren: Zum Erstellen der Durchkontaktierungen wird Laser- oder mechanisches Bohren verwendet. Blinde Durchkontaktierungen werden von der äußeren Schicht zu einer oder mehreren inneren Schichten gebohrt, während vergrabene Durchkontaktierungen zwischen inneren Schichten gebohrt werden, ohne die Oberfläche zu erreichen. Es ist entscheidend, dass der Erbauer die Tiefe des Bohrers genau kontrolliert, um Probleme zu vermeiden. Wenn das Loch nicht tief genug ist, kann es möglicherweise keine gute Verbindung herstellen. Umgekehrt kann ein zu tiefes Loch das Signal verschlechtern oder Verzerrungen verursachen.

• Überzug: Nach dem Bohren werden die Durchkontaktierungen mit Kupfer beschichtet, um die elektrische Verbindung sicherzustellen. Dieser Schritt ist für die Herstellung einer zuverlässigen Verbindung zwischen den Schichten von entscheidender Bedeutung. Durch die ordnungsgemäße Beschichtung wird sichergestellt, dass keine Luft in der Leiterplatte eingeschlossen wird, die andernfalls die Leistung der Platine beeinträchtigen könnte.

• Laminierung: Die Schichten werden zusammenlaminiert, um die endgültige Mehrschichtplatine zu bilden. Während der Laminierung werden die Schichten mit gebohrten Durchkontaktierungen durch Hitze und Druck zusammengepresst, wodurch die Verbindungen verfestigt werden. Die Durchkontaktierungen können je nach den spezifischen Designanforderungen entweder vor oder nach dieser Mehrschichtlaminierung hergestellt werden.

• Inspektion und Prüfung: Nach der Laminierung wird die Leiterplatte einer strengen Prüfung und Prüfung unterzogen, um sicherzustellen, dass die Durchkontaktierungen korrekt geformt und elektrisch funktionsfähig sind. Dieser Schritt ist unerlässlich, um die Qualität und Zuverlässigkeit der fertigen Platine zu gewährleisten.

Technische Überlegungen

Bei einer Sacklochdurchkontaktierung muss das Loch mithilfe einer separaten Bohrdatei definiert werden, wobei das Verhältnis von Lochdurchmesser zu Bohrdurchmesser höchstens eins betragen darf. Bei vergrabenen Durchkontaktierungen wird jedes Loch mit einer separaten Bohrdatei erstellt. Dabei muss sichergestellt werden, dass das Verhältnis von Lochtiefe zu Bohrdurchmesser 12 nicht überschreitet, um eine Berührung anderer Verbindungen innerhalb der Platine zu vermeiden.

Designüberlegungen für Blind- und Buried Vias

Beim Entwurf von Leiterplatten mit blinden und vergrabenen Durchkontaktierungen müssen mehrere Faktoren berücksichtigt werden:

• Gestaltungsregeln: Halten Sie sich an die Designregeln des Leiterplattenherstellers, einschließlich der Mindestlochgrößen und -abstände.

• Schichtaufbau: Planen Sie den Lagenaufbau, um Blind- und vergrabene Durchkontaktierungen effektiv zu nutzen, ohne die Integrität der Platine zu beeinträchtigen.

• Wärmemanagement: Stellen Sie sicher, dass die Durchkontaktierungen das Wärmemanagement der Leiterplatte nicht beeinträchtigen.

• Signalintegrität: Entwerfen Sie die Durchkontaktierungen so, dass die Signalintegrität gewahrt bleibt, insbesondere bei Hochgeschwindigkeitssignalen.

• Kosten-Nutzen-Analyse: Wägen Sie die Vorteile der Verwendung dieser Durchkontaktierungen gegen die höheren Herstellungskosten ab.

Kostenüberlegungen

Obwohl die Vorteile von Blind- und Buried Vias beträchtlich sind, sind sie mit einer höheren Fertigungskomplexität und höheren Kosten verbunden. Die zusätzlichen Schritte, die zur Herstellung dieser Vias erforderlich sind, sowie die erforderlichen Tests und Qualitätskontrollen können die Gesamtkosten der Leiterplattenproduktion erhöhen.

Bei Hochleistungsanwendungen, bei denen Platzoptimierung und Signalintegrität von entscheidender Bedeutung sind, ist dieser Kompromiss jedoch häufig gerechtfertigt. Es ist wichtig, eine Kosten-Nutzen-Analyse durchzuführen, um festzustellen, ob die Vorteile der Verwendung von Blind- und Buried Vias die zusätzlichen Kosten für ein bestimmtes Projekt überwiegen.

Vergleich zwischen Blind und Buried Vias

Hier ist eine Tabelle, die den Vergleich zwischen Blind Vias und Buried Vias kurz zusammenfasst:

Zu und von welchen Schichten können Sie mit Blind/Buried Vias gelangen?

Welche Schichten mit Blind- und Buried Vias erreichbar sind, hängt mehr von den Fähigkeiten und Richtlinien des Herstellers ab als von der elektrischen Leistung. Der Hauptunterschied zwischen Through-Vias und diesen Typen besteht darin, dass Blind-Vias nicht die gesamte Platine durchdringen, während Buried Vias von keiner der äußeren Schichten aus sichtbar sind, da sie nur die inneren Schichten verbinden.

Blind Vias können mechanisch oder mit einem Laser vom äußeren Kupfer bis zur ersten inneren Kupferschicht gebohrt werden. Vergrabene Vias werden typischerweise innerhalb eines inneren Kerns oder eines Kern+Prepreg-Stapels verwendet, der zu einem neuen Kern ausgehärtet wurde, bevor die äußeren Schichten hinzugefügt wurden.

Das Testen dieser Vias ist aufgrund ihrer versteckten Beschaffenheit anspruchsvoller und der erforderliche mehrstufige Beschichtungsprozess kann die Herstellungskosten erhöhen. Einige Hersteller sind möglicherweise nicht in der Lage, diese Vias herzustellen oder verlangen einen Aufpreis für Platinen, die diese enthalten. Daher ist es ratsam, sich bei Ihrem Hersteller nach den empfohlenen Stapeln und Möglichkeiten zu erkundigen, die Ihren spezifischen Anforderungen entsprechen.

Auswahl des richtigen Leiterplattenherstellers

Die Wahl des richtigen Leiterplattenhersteller ist entscheidend, um sicherzustellen, dass Blind- und Buried Vias korrekt und effizient hinzugefügt werden. Bei VictoryPCB bieten wir zuverlässige PCB-Fertigungs- und Montagedienste, die Ihren Spezifikationen entsprechen. Unsere hochmoderne Einrichtung und unser Expertenteam gewährleisten Qualität und Konsistenz bei jeder Bestellung.

Wir bieten für alle Bestellungen eine kostenlose technische Dateiprüfung an, um sicherzustellen, dass Ihre Platinen korrekt erstellt werden und wie vorgesehen funktionieren. Dank unserer schnellen Bearbeitungszeiten und Versandzeiten können Sie sich darauf verlassen, dass wir hochwertige Leiterplatten mit Blind- und Buried Vias pünktlich liefern.

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