DFM 101: PCB-Via-Strukturen

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Eine der größten Herausforderungen für PCB-Designer besteht darin, die Kostentreiber im PCB-Herstellungsprozess nicht zu verstehen. Dieser Artikel ist der neueste in einer Reihe, in der diese Kostentreiber (aus Sicht des Leiterplattenherstellers) und die Designentscheidungen, die sich auf die Produktzuverlässigkeit auswirken, erörtert werden.

DFM Unter Design for Manufacturing (DFM) versteht man die Praxis, Leiterplatten zu entwerfen, die nicht nur den Fähigkeiten des Baugruppenherstellungsprozesses des Kunden, sondern auch den Fähigkeiten des Leiterplattenherstellungsprozesses zu möglichst geringen Kosten entsprechen. Diese Artikel sind zwar kein Ersatz für eine frühzeitige Zusammenarbeit mit dem PCB-Hersteller beim Design, bieten jedoch Richtlinien, die dabei helfen, „Design für den Erfolg“ zu gestalten.

Mikrovias Einer der wichtigsten technologischen Fortschritte, die HDI realisierbar machten, war die Entwicklung des Microvia: ein sehr kleines Loch (normalerweise 0,006 Zoll oder kleiner), das nur bestimmte Schichten entweder als „blinde“ oder „vergrabene“ Via-Löcher verbindet. Dies stellt eine völlig neue Art dar, elektrische Verbindungen zwischen Schichten auf einer Leiterplatte herzustellen. In der traditionellen PCB-Technologie wurden „Durchgangslöcher“ verwendet, die per Definition durch die gesamte PCB gebohrt werden und die beiden Außenschichten mit allen Innenschichten verbinden. Die Möglichkeit, nur bestimmte Pads auf bestimmten Schichten strategisch zu verbinden, reduziert den Platzbedarf für ein PCB-Design erheblich und ermöglicht eine viel größere Dichte auf kleinerer Grundfläche. Abbildung 1 zeigt Durchgangslöcher sowie vergrabene und blinde Durchkontaktierungen.

Abbildung 1: Microvias vs. Through-Hole-Vias. (Bildnachweis: NCAB Group)

Arten von Microvias

Microvia-Bildung

Mikrovias können durch eine Reihe von Methoden gebildet werden, vor allem durch mechanisches Bohren, Laserbohren und sequentielles Laminieren.

Abbildung 2: Sequentielle Laminierung. (Quelle: Siemens EDA)

Gestapelte vs. versetzte Microvias

Abbildung 3: Versetzte und gestapelte Microvias.

Via-in-Pad-Mikrovias

Der Via-in-Pad-Produktionsprozess ermöglicht es Ihnen, Vias in der Oberfläche der Flachflächen auf Ihrer Leiterplatte zu platzieren, indem Sie das Via plattieren, es mit einem der verschiedenen Fülltypen füllen, es abdecken und schließlich darüber plattieren. Via-in-Pad ist in der Regel ein 10- bis 12-stufiger Prozess, der spezielle Ausrüstung und erfahrene Techniker erfordert. Via-in-Pad ist oft die optimale Wahl für HDI-Leiterplatten, da es das Wärmemanagement vereinfacht, den Platzbedarf reduziert und eine der kürzesten Möglichkeiten zur Umgehung von Kondensatoren für Hochfrequenzdesigns bietet (Abbildung 4).

Abbildung 4: Via-in-Pad.

Das Verständnis der Kostenfaktoren bei der Leiterplattenfertigung und die frühzeitige Zusammenarbeit zwischen Designer und Hersteller sind entscheidende Elemente, die zu einem kosteneffizienten Designerfolg führen. Das Befolgen der DFM-Richtlinien Ihres Herstellers ist der erste Ausgangspunkt.

Dieser Artikel erschien ursprünglich in der Oktoberausgabe 2021 des Design007 Magazine.

Anaya Vardya ist Präsidentin und CEO von American Standard Circuits; Co-Autor von „The Printed Circuit Designer's Guide to… Fundamentals of RF/Microwave PCBs and Flex and Starr-Flex Fundamentals“; und Autor von Thermal Management: A Fabricator's Perspective. Besuchen Sie I-007eBooks.com, um diese und andere kostenlose Bildungstitel herunterzuladen. Er ist außerdem Co-Autor von „Fundamentals of Printed Circuit Board Technologies“ und Kolumnist bei I-Connect007. Um frühere Kolumnen zu lesen oder Vardya zu kontaktieren, klicken Sie hier.