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Optimierung von PCB-Designs mit Microvias: Ein umfassender Leitfaden

Views: 1666 Autor: Site-Editor Veröffentlichungszeit: 2024-05-20 Herkunft: Site

Haben Sie sich jemals gefragt, wie moderne Elektronik so kompakt und dennoch leistungsstark sein kann? Die Antwort liegt oft in Microvias, winzigen Löchern, die verschiedene Schichten innerhalb einer Leiterplatte verbinden. Diese kleinen Strukturen ermöglichen hochdichte Verbindungsdesigns und ermöglichen so mehr Funktionalität auf kleinerem Raum. Da die Elektronik immer komplexer wird, sind Microvias für die Herstellung effizienter und zuverlässiger Verbindungen in fortschrittlichen PCB-Designs unerlässlich. In diesem Artikel untersuchen wir die Bedeutung von Microvias beim PCB-Design, wie sie die Leistung und Zuverlässigkeit verbessern und welche Überlegungen für ihren Einsatz in fortschrittlichen elektronischen Produkten zu berücksichtigen sind.

Was ist ein Microvia-Loch?

Nach Angaben des Institute of Printed Circuit Boards (IPC) handelt es sich bei einem Microvia-Loch um ein winziges, lasergebohrtes Loch in einer Leiterplatte mit einem Seitenverhältnis von 1:1, das zum Verbinden verschiedener Schichten verwendet wird und eine Tiefe von nicht mehr als hat 0.010 Zoll oder 0.25 mm.

Das Seitenverhältnis dieser Durchkontaktierungen kann 0.75:1 oder sogar 2:1 betragen, bringt jedoch Bedenken hinsichtlich der Zuverlässigkeit mit sich. Aus diesem Grund erstrecken sie sich normalerweise nur über eine einzige Ebene. Beachten Sie, dass ein Microvia-Seitenverhältnis größer als 1 nicht der IPC-Definition eines Microvias entspricht.

Warum sind Microvias wichtig?

Microvias sind im modernen PCB-Design aufgrund der zunehmenden Komplexität und Miniaturisierung elektronischer Produkte, die Leiterplatten mit höherer Dichte und feineren Leiterbahnen und Lücken erfordern, von entscheidender Bedeutung. Dies führt zu einer größeren Anzahl von Löchern mit kleinerem Durchmesser, wo herkömmliche durchkontaktierte Durchgangslöcher nicht mehr realisierbar sind. Mikrovias sind lasergebohrt und kleiner als mechanisch gebohrte Löcher. Sie verbinden ausgewählte Schichten, ohne alle Schichten zu durchlaufen, und begegnen so diesen Herausforderungen. Darüber hinaus bieten Microvias Platzeffizienz, verbesserte elektrische Leistung, größere Designflexibilität, verbesserte Zuverlässigkeit und Kosteneffizienz und unterstützen die Entwicklung von High-Density-Interconnect-Leiterplatten (HDI), was sie für fortschrittliche elektronische Geräte unverzichtbar macht.

Microvias-Typ

Verschiedene Arten von Microvias

Blinde Durchkontaktierungen

Blind Vias verbinden eine äußere Schicht der Leiterplatte mit einer oder mehreren inneren Schichten, ohne wie bei einem durch die gesamte Leiterplatte zu verlaufen Durchgangsloch. Sie werden häufig in HDI-Designs verwendet, um die Komponentendichte auf der Oberfläche zu erhöhen. Dies ermöglicht eine effizientere Raumnutzung bei gleichzeitiger Beibehaltung der Gesamtdicke der Platte.

Begrabene Durchkontaktierungen

Vergrabene Durchkontaktierungen verbinden die inneren Schichten der Leiterplatte, ohne die Außenflächen zu erreichen. Sie werden verwendet, um die Routingdichte innerhalb der inneren Schichten zu erhöhen und die äußeren Schichten für zusätzliche Komponenten oder Leitungen frei zu lassen. Diese Art von Durchkontaktierung ist bei mehrschichtigen Leiterplatten unerlässlich, bei denen die Konnektivität der internen Schichten von entscheidender Bedeutung ist.

Gestapelte Microvias

Bei gestapelten Microvias handelt es sich um mehrere blinde und/oder vergrabene Microvias, die übereinander angeordnet sind, um mehrere Schichten der Leiterplatte zu verbinden. Diese Technik wird in komplexen HDI-Designs eingesetzt, um eine hohe Interkonnektivität auf kompakter Fläche zu erreichen. Gestapelte Mikrovias sind für fortschrittliche elektronische Geräte, die mehrschichtige Verbindungen erfordern, von entscheidender Bedeutung.

Versetzte Microvias

Bei versetzten Microvias handelt es sich um Microvias, die über benachbarte Schichten hinweg versetzt zueinander angeordnet sind und nicht vertikal ausgerichtet sind. Durch diese Platzierung wird die mechanische Belastung gleichmäßiger auf die Leiterplatte verteilt, wodurch ihre strukturelle Integrität und Zuverlässigkeit verbessert wird. Versetzte Mikrovias bieten eine größere Designflexibilität in komplexen, mehrschichtigen Leiterplatten, indem sie ein effizienteres Routing und eine optimierte Platznutzung ermöglichen. Diese Technik ist besonders bei HDI-Designs von Vorteil, bei denen es auf die Beibehaltung von Leistung und Haltbarkeit ankommt.

Via-in-Pad

Via-in-Pad-Mikrovias werden direkt unter den Bauteilpads platziert und oft gefüllt und plattiert, um eine ebene Oberfläche zu schaffen. Diese Technik maximiert die Platznutzung auf der Leiterplattenoberfläche und ermöglicht eine kompaktere Platzierung der Komponenten. Via-in-Pad ist bei HDI-Designs unerlässlich, um die Leistung und Dichte der Platine zu verbessern.

Beim PCB-Design Mikrovias füllen oder unbefüllt lassen

Beim PCB-Design hängt die Entscheidung, Microvias zu füllen oder ungefüllt zu lassen, von ihrer Anwendung und den spezifischen Anforderungen des Designs ab. Gefüllte Microvias sind für vergrabene Microvias und In-Pad-Blind-Microvias unerlässlich. Vergrabene Mikrovias, die interne Schichten verbinden, müssen mit Kupfer gefüllt werden, um Hohlräume zu vermeiden, die zu hohen Spannungskonzentrationen entlang der Via-Wände führen und möglicherweise zu Brüchen während thermischer Zyklen wie dem Reflow-Löten führen können. Der Füllprozess umfasst typischerweise eine konforme Beschichtung, gefolgt von einer gepulsten Beschichtung, um sicherzustellen, dass der Via-Körper fest mit Kupfer gefüllt ist, wodurch Hohlräume vermieden werden und eine gleichmäßige Kupferverteilung gewährleistet wird. Zusätze im Kupfer oder Harz werden verwendet, um eine gleichmäßige Beschichtung zu erreichen und so die strukturelle Integrität und Zuverlässigkeit der Durchkontaktierungen weiter zu verbessern.

Andererseits können blinde Microvias, die eine Außenschicht mit einer oder mehreren Innenschichten verbinden, manchmal ungefüllt bleiben, insbesondere wenn sie nicht in kritischen Bereichen wie Bauteilpads verwendet werden. In den Anfängen der Microvia-Technologie war es üblich, blinde Microvias unbefüllt zu lassen. Wenn jedoch blinde Mikrovias innerhalb eines Pads (Via-in-Pad) verwendet werden, sollten diese gefüllt werden, um eine flache und zuverlässige Oberfläche für die Komponentenplatzierung bereitzustellen und so eine bessere Leistung und Haltbarkeit zu gewährleisten. Während in weniger kritischen Anwendungen immer noch ungefüllte Mikrovias verwendet werden können, bevorzugen moderne, hochzuverlässige Designs zunehmend gefüllte Mikrovias, um die Leistung und Langlebigkeit der Leiterplatte zu maximieren.

Gestapelte oder versetzte Microvia-Konstruktionen

Versetzte Vias sind komplexer im Design, aber kostengünstiger in der Herstellung als gestapelte Vias, die eine höhere Präzision und Genauigkeitsprüfung erfordern. Aus Gründen der Zuverlässigkeit wird empfohlen, gestapelte Microvia-Strukturen auf zwei Schichten zu beschränken. Wenn für ein Design eine dritte Schicht Mikrovias erforderlich ist, sollte diese versetzt angeordnet werden, um die strukturelle Integrität zu verbessern und das Risiko eines Ausfalls zu verringern.

Gestapelte und versetzte Microvia-Konstruktionen

Zusammenfassung

Microvias bieten PCB-Designern Flexibilität und Zuverlässigkeit beim Verbinden mehrerer Schichten und sind daher für fortschrittliche elektronische Designs unerlässlich. Die Auswahl der richtigen Materialien für Leiterplatten ist von entscheidender Bedeutung, da einige besser für den Mikrovia-Bohrprozess geeignet sind. Die Beratung mit einem Leiterplattenhersteller vor der Auswahl der Materialien trägt dazu bei, die besten Optionen für Ihre Anwendung sicherzustellen.

VictoryPCB ist ein professioneller Leiterplattenhersteller mit umfangreicher Erfahrung in der Microvia-Technologie. Unser Team kann Sie bei der Auswahl geeigneter Materialien und der Optimierung Ihres Designs unterstützen, um Kosten zu senken und die Leistung zu verbessern. Kontaktieren Sie VictoryPCB noch heute per sales@victorypcb.com um Ihre Projektanforderungen zu besprechen und herauszufinden, wie unser Fachwissen Ihnen dabei helfen kann, qualitativ hochwertige, kostengünstige PCB-Lösungen zu erzielen.

Über den Autor

Ich bin seit 2015 als Leiter für Technik und Vertrieb bei Victorypcb tätig. In den letzten Jahren war ich für alle Messen im Ausland verantwortlich, beispielsweise in den USA (IPC Apex Expo), Europa (Munich Electronica) und Japan (Nepcon) usw. Unsere Fabrik wurde 2005 gegründet 1521, jetzt haben wir XNUMX Kunden auf der ganzen Welt und genießen bei ihnen einen sehr guten Ruf.

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