ブラインド対埋め込みビア：PCB設計のための総合ガイド　

プリント回路基板(PCB)は、銅箔の回路層が積み重なっており、異なる回路層間の接続はビアに依存しています。穴あけ機やレーザーで開けた穴をそのままにしておくと、電気を通すことができません。 もともと開けた穴の表面は非導電性の樹脂のみであるため、開けた穴の表面に導電性材料（通常は銅）の層をメッキする必要があります。 このようにして、電流は他の銅箔の層を介して伝播します。プリント基板で一般的に見られるいくつかのタイプのビアを見てみましょう。

基本的なスルーホールビアはボード全体を貫通しますが、ブラインドビアと埋め込みビアと呼ばれるより高度な構造は、ボードを完全に貫通せず、隣接する層間でのみ接続されます。この記事では、ブラインドビアと埋め込みビアの詳細な概要、製造技術、設計上の考慮事項、信頼性要因、およびアプリケーションについて説明します。

ブラインドビアとは何ですか？

ブラインドビアは、ボードの最外層を1つ以上の内層に接続する穴ですが、ボードの厚さ全体を通過しません。 ボード全体を通過せずに外層を内層に接続する必要がある多層PCBで使用されます。スペースを節約するのに役立ち、高密度設計でよく使用されます。片側からしか見えないので「ブラインド」です。

ただし、穴の深さ(Z軸)に特別な注意を払う必要があります。 これは、穴の内部空間を電気めっきすることが困難になることが多いため、メーカーが使用することはめったにないためです。 上記の建物を購入する例を考えてみましょう。 6階建ての家では、1階と2階をつなぐ階段だけ、または5階と6階をつなぐ階段だけがあり、これはブラインドビアと呼ばれます。ブラインドビアは、ボードのスペースを節約し、よりコンパクトな設計を可能にし、信号経路の長さを短くすることで信号の整合性を向上させるなど、多くの利点を提供します。

ブラインドビアの主な特徴：

●ブラインドビアは、1つの外側の層と少なくとも1つの内側の層を接続するために使用されます。

●各接続レベルの穴は、個別のドリルパイルで定義する必要があります。

●ドリル径と穴の深さの比率（アスペクト比）は1:1以上でなければなりません。

●専門的な製造工程が必要です。

●高密度相互接続のルーティングによく使用され ます。

ブラインドビアを使用する利点：

1.密度の向上： ブラインドビアは、表面実装部品を内層に接続することで、ボードスペースをより効率的に使用することができます。 その結果、PCBの全体的なサイズと重量を減らすことができます。

2.層数の削減： ブラインドビアは、ルーティングに必要な層数を減らすことで、PCB製造コストを最小限に抑えることができます。

3.信号性能の向上： ブラインドビアによる信号ルーティングは、トレース間のクロストークとEMIを低減し、信号品質と安定性を向上させることができます。

ブラインドビアを使用するデメリット：

1.製造上の難しさ： ブラインドビアは正確な穴あけとメッキ作業が必要であり、基板製造のコストと複雑さが増す可能性があります。

2.層数の制限： ブラインドビアは、PCB設計で使用できる層数を減らす可能性があります。

埋設ビアとは何ですか？

埋設ビアは、PCBの内部に完全に配置され、外側の層まで伸びることなく、2つ以上の内部層を接続します。埋設ビアは、高密度PCB設計に役立ちます。埋設ビアは、スペースが非常に不足しており、外層の表面積を維持する必要がある複雑な多層PCBに使用されます。より複雑な配線とより高い回路密度を可能にします。

建物に例えると、6階建ての建物で、3階と4階の間の階段だけが接続されている場合、これは埋設ビアホールと呼ばれます。埋め込み型ビアホールはボードの外観からは見えませんが、実際には回路基板の内層にあります。この機能により、設計者はビアの干渉を受けることなく、ボードの外層をコンポーネントの配置やトレースルーティングなどの他の用途に使用することができます。

Buried Viaの主な特徴：

●埋設ビアは、外層と接触しない内層の接続を作成するために使用されます。

●各接続レベルの穴は、個別のドリルパイルで定義する必要があります。

●ドリル径と穴の深さの比率（アスペクト比）は1:12以上でなければなりません。

●アースと電源プレーンによく使用されます。

埋設ビアを使用する利点

1.密度の増加：PCBの最上層まで伸びることなく内部層を接続する埋め込みビアは、ボード上のコンポーネントの密度を高めるのに役立ちます。

2.層数の削減：埋設ビアは、必要な配線層の数を減らすのに役立ち、製造コストを下げることができます。

3.信号性能の向上：埋設ビアによる信号ルーティングは、トレース間のクロストークとEMIを低減し、信号品質と安定性を向上させることができます。

埋設ビアを使用するデメリット

1.製造の難しさ：埋設ビアは正確な穴あけとメッキ作業が必要なため、PCB製造のコストと複雑さが増します。

2.アクセシビリティの問題：埋設ビアは基板表面から見えないため、故障した場合のトラブルシューティングや修理が困難になる可能性があります。

ブラインド/埋め込みビア製造上の考慮事項

ブラインドスルーホールの製造上の課題は、正確な穴あけとメッキが必要なため、製造コストが高くなる可能性があります。レーザー穴あけ技術は精度を向上させ、コストを削減できますが、一部のPCB設計にのみ適している場合があります。

ビアのアスペクト比、つまりビアの直径と深さの比率も、設計者は考慮する必要があります。 アスペクト比が大きいほど難しくなり、コストが増加し、製造上の問題が発生する可能性があります。

ブラインドおよび埋め込みビア用のPCB技術

いくつかの高度なPCB製造技術を使用して、ブラインドおよび埋め込みビアを作成することができます。

1）シーケンシャルラミネーション：各内層は、層間に配置された事前に形成されたビアと一緒に積層されます。ビア構造に大きな柔軟性を可能にします。

2)レーザー切断： レーザーは、必要な場所で選択的に整形誘電体コーティングを切断し、ブラインド/埋め込みビア接続を開くことができます。

3)プラズマエッチング:薄い誘電体層を通過するプラズマエッチングは、金属パッドを選択的に露出させ、ブラインドビアを開くことができます。

4)光ビアテント:光イメージ化された誘電体層を介してビア上に選択的なテントを形成し、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。

これらのプロセスのいずれかを使用するには、ブラインドまたは埋め込みビアを使用する場合、特別なPCB設備と手順が必要です。 その結果、標準的な多層基板よりもコストが高くなります。これらの手順の詳細については、Ultimate Guide to PCB Manufacturingをご覧ください。

Buried/Blind Viaの応用分野：

●ファンインブラインドマイクロビアにより、パッケージ下の高密度BGAルーティングが可能になりました。

●信号層は、コンポーネントの周りを抜けるのではなく、コンポーネントの下で変更されます。

●スルーホールなしで外層から内部グランドプレーンに直接接地ビアを接続します。

●デジタルとアナログの配電を分離するための電源プレーン分割。

●周囲接地ビアを使用して、RF回路とアンテナ周辺の効果的なシールドを実現します。

●ボードスタッキングは、モジュール内の隣接するPCB間を相互接続します。

●重要なデジタルパスとアナログパス間の混合信号の分離。

●HDI、マイクロ波、フレックスPCB技術の高密度相互接続。

ブラインドビアと埋め込みビアのコスト

テント付きビアは、プリント回路基板（PCB）のビアの一種で、PCB製造プロセス中にビアホールがはんだマスクで覆われるか、または「テント」されます。 つまり、ビアホールがはんだマスク材料で完全にコーティングされ、PCBの銅トレースの上に保護層が適用され、はんだブリッジング、短絡、その他の製造および組み立ての問題を回避します。プリント回路基板（PCB）の設計に使用する材料の種類を決定する前に、いくつかの固有の問題を真剣に検討することが重要です。この選択は、PCBを製造する前に必要です。これらの考慮事項は、PCBに実装されています。

●必要な密度

●ボードの層数

●信号速度と利用可能な予算

●ブラインドおよび埋め込みビアは、複数の層で構成される高密度システムに適しています。

ブラインドおよび埋め込みビアの信頼性に関する考慮事項

ブラインドまたは埋め込みビアを適用する場合、信頼性とPCBアセンブリに関連するいくつかの要因を評価する必要があります。

めっき範囲：ブラインド/埋め込みビア内のめっき範囲全体は、信頼性にとって重要です。X線画像で検査します。

スプライシング:シーケンシャルラミネーションで作成されるインターフェースが多いほど、剥離のリスクが高くなります。

ビア充填： ブラインド/埋め込みビアを充填することで、組立歩留まりと信頼性が向上します。

応力：熱応力はビアに集中するため、信頼性の高いアプリケーションでは解析が必要です。

検査： 微小切片分析や熱イメージングなどの高度な技術は、埋設地形を確認するのに役立ちます。

リワーク: 埋設されたネットの修理は、ボードを完全に分解することなく、困難または不可能な場合があります。

結論：

要約すると、ブラインドおよび埋め込みビアは、PCB設計者の耐久性に欠かせないツールであり、小型、高性能、高密度のボードを作成することができます。しかし、それらを組み込むには、高度な製造プロセスと熱管理、信頼性、アセンブリ、およびテストアクセスに関する設計上の考慮事項が必要です。 また、追加の製造コストが発生する可能性がありますが、これらの特殊なビアは、現代の電子製品の要件を満たすために不可欠です。 各タイプのビアの違いと用途を理解することで、設計者はPCB設計を最適化し、電子製品で最高のパフォーマンスを達成することができます。