Through-Via gegen Blind Via gegen Buried Via
Leiterplattendurchkontaktierungen gibt es in drei Ausführungen: Durchkontaktierungen durchbohren die Leiterplatte vollständig, Blinddurchkontaktierungen verbinden eine äußere Schicht mit einer oder mehreren inneren Schichten, und vergrabene Durchkontaktierungen verbinden nur innere Schichten, ohne die Außenflächen zu berühren. Diese Auswahl wirkt sich auf die Dichte, die Kosten und die Hochfrequenzleistung der Leiterplatte aus.
Durchgangsbohrung (Durchgangsbohrung)
Eine Durchkontaktierung wird von oben nach unten durch den gesamten Leiterplattenstapel gebohrt. Es verbindet eine beliebige Kombination von Schichten und ist das am einfachsten und kostengünstigsten herzustellende Via-Typ. Der ungenutzte Teil des Zylinders (über den Stummel) kann bei hohen Frequenzen zu Resonanzen führen.
Advantages
- Niedrigste Herstellungskosten — Standard-PCB-Prozess
- Verfügbar in allen Schichten — 2-lagig bis hin zu mehr als 20 Schichten
- Zuverlässig und gut charakterisiert
- Einfach zu entwerfen und zu verifizieren
Disadvantages
- Via Stub erzeugt parasitäre Resonanz bei hohen Frequenzen
- Belegt Routing-Speicherplatz auf allen Ebenen, auch auf unbenutzten
- Oberhalb von ~10 GHz ist ein Rückbohren erforderlich, um den Stummel zu entfernen
- Nicht für die Platzierung von Komponenten mit hoher Dichte geeignet
When to use
Verwenden Sie Durchkontaktierungen für die meisten Designs, Strom-/Erdungsanschlüsse und alle Anwendungen unter 5—10 GHz, bei denen Stichresonanz kein Problem darstellt.
Blind and Buried Via
Blinddurchkontaktierungen beginnen an einer äußeren Schicht und enden an einer inneren Schicht, ohne dass sie auf der anderen Seite austreten. Vergrabene Durchkontaktierungen verbinden nur innere Schichten, ohne dass eine Verbindung zu den Außenflächen besteht. Beide erfordern eine sequentielle Laminierung — ein komplexeres und teureres Verfahren.
Advantages
- Höhere Routing-Dichte — Vias verwenden nur die Schichten, die sie benötigen
- Kein Via-Stub — bessere Hochfrequenzleistung
- Ermöglicht HDI-Designs (High-Density Interconnect) für BGA- und Fine-Pitch-ICs
- Bei vergrabenen Durchkontaktierungen bleiben die äußeren Schichten für andere Routen frei
Disadvantages
- Deutlich höhere Kosten — erfordert sequentielles Laminieren und zusätzliche Bohrgänge
- Schwerer zu überprüfen und zu überarbeiten
- Konstruktionsregeln sind komplexer — Beschränkungen für den Ebenenübergang
- Längere PCB-Vorlaufzeiten
When to use
Verwenden Sie blinde/vergrabene Durchkontaktierungen für BGAs mit hoher Dichte (0,5 mm Rastermaß und darunter), HDI-Designs, mehrlagige HF-Leiterplatten über 10 GHz und wenn die Routingdichte mit Durchkontaktierungen nicht erreicht werden kann.
Key Differences
- ▸Durchkontaktierung: am günstigsten, auf allen Schichten verfügbar; blind/vergraben: teuer, erfordert sequentielles Laminieren
- ▸Via-Stub in Through-Vias verursacht Resonanz bei hohen Frequenzen; blind/versenkt haben keinen Stummel
- ▸Blinde/vergrabene Durchkontaktierungen erhöhen die Routingdichte für Fine-Pitch-BGAs drastisch
- ▸Durchsteckbohrungen sind eine Alternative zu Blinddurchkontaktierungen zum Entfernen von Stummeln über 10 GHz
- ▸HDI-Leiterplatten (Smartphones, Laptops) verwenden häufig gestapelte Micro-Vias (blind)
Summary
Verwenden Sie Durchkontaktierungen für die meisten Leiterplattendesigns — sie sind billig, zuverlässig und für die meisten Anwendungen ausreichend. Verwenden Sie blinde oder vergrabene Durchkontaktierungen, wenn die Routingdichte dies erfordert (Fine-Pitch-BGAs, HDI) oder wenn HF-Leistung über 10 GHz stummelfreie Übergänge erfordert. Der Kostenaufschlag ist erheblich. Prüfen Sie zunächst, ob mit Durchkontaktierungen und Hinterbohrungen Ihre Anforderungen erfüllt werden können.
Frequently Asked Questions
Was ist ein Microvia?
Bei einer Mikrodurchführung handelt es sich um eine Blinddurchführung mit einem Durchmesser von ≤ 0,15 mm (150 µm), die typischerweise mit einem Laser gebohrt wird. Wird in HDI-Designs verwendet, um BGA-Pads mit inneren Schichten zu verbinden, ohne viel Platz auf der Leiterplatte zu beanspruchen. Standard bei Smartphones und Laptops.
Was ist Backdrilling?
Beim Rückbohren (tiefenkontrolliertes Bohren) wird der ungenutzte Kontaktstumpf aus den Durchkontaktierungen entfernt, indem von der Rückseite der Platine bis zur letzten verbundenen Schicht gebohrt wird. Dadurch entfällt die Stichresonanz, die die Leistung bei hohen Frequenzen einschränkt, und es werden Ergebnisse erzielt, die denen von Blinddurchkontaktierungen ähneln, und das bei geringeren Kosten für Leiterplatten mit hoher Lagenanzahl.
Wie viel Induktivität fügt eine typische Durchkontaktierung hinzu?
Ein 0,3-mm-Bohrer, 0,6 mm Pad durch eine 1,6-mm-Platine, sorgen für eine Induktivität von ca. 1—2 nH. Bei 1 GHz sind dies 6—12 Ω — oft vernachlässigbar. Bei 10 GHz sind es 60—120 Ω — signifikant genug, um Reflexionen auf einer 50-Ω-Leitung hervorzurufen. Verwenden Sie die Pads, die für die benötigte Impedanz dimensioniert sind.
Benötige ich Anti-Pads rund um die Vias?
Antipads (Durchgangslöcher in Boden-/Triebwerken) sind erforderlich, um Kurzschlüsse in benachbarten Flugzeugen zu verhindern. Bei HF-Signalen wirkt sich der Durchmesser des Anti-Pads auch auf die charakteristische Impedanz des Durchgangsübergangs aus. Größere Anti-Pads reduzieren die parasitäre Kapazität, erhöhen aber die Induktivität.