Blind- und Buried Vias

Blind-Via und Buried-Via

Die Leiterplatte (PCB) ist wie ein "tausendstöckiger Kuchen", bei dem mehrere Schichten aus Kupferfolien-Schaltungen übereinander gestapelt sind. Um elektrische Signale zwischen verschiedenen Schichten zu übertragen, benötigt man "Vias" – man kann sich das vorstellen wie die grüne Wasserleitung in "Super Mario", nur dass in dieser Wasserleitung Elektrizität statt Wasser fließt.

Allerdings besteht die Wand des neu gebohrten Lochs aus Harz und ist nicht leitfähig, weshalb eine Kupferschicht auf der Lochwand platziert werden muss, damit die Elektronen durch die verschiedenen Kupferfolienschichten fließen können.

Es gibt drei gängige Arten von Vias: Durchgangsbohrungen (PTH), Blindvias (BVH) und Buried-Vias (BVH). Im Folgenden werden die beiden letzteren Arten näher erläutert.

1. Durchgangsbohrung (PTH) – die häufigste "Durchgangstreppe"

Halten Sie die Leiterplatte gegen das Licht, das Loch, das Licht durchlässt, ist ein Durchgangsloch. Es verläuft von der obersten Schicht bis zur untersten Schicht und ist einfach herzustellen sowie kostengünstig. Die Nachteile sind jedoch auch offensichtlich: Wenn Sie lediglich die 3. und 4. Schicht miteinander verbinden möchten, müssen Sie die gesamte Platine durchbohren, ähnlich wie bei einem Aufzug, der vom 1. bis zum 6. Stockwerk in einem sechsstöckigen Gebäude installiert wird, welches jedoch nur dem 3. und 4. Stockwerk dient und somit Platz verschwendet.

2. Blinde Via (BVH) - eine Treppe, die lediglich "ein Stockwerk mit dem angrenzenden Stockwerk" verbindet

Das Blinde Loch beginnt an der Oberfläche der Leiterplatte und verbindet sich nur mit der benachbarten inneren Schicht. Das andere Ende ist im Inneren der Platine versteckt und für das bloße Auge nicht sichtbar, daher nennt man es "blind". Während des Herstellungsprozesses muss die Bohrtiefe (Z-Achse) genau kontrolliert werden. Zu tief oder zu flach gebohrt beeinträchtigt später die Kupferbeschichtung.
Übliche Praxis: Zunächst die lokalen Schichten laminieren, stanzen und elektroplattieren und anschließend mit anderen Schichten zusammenpresen, um eine vollständige Leiterplatte zu bilden. Zum Beispiel bei einer 2+4+2-Struktur können zunächst die äußersten beiden Schichten hergestellt werden, alternativ kann man auch zunächst die 2+4 Schichten fertigen; beide Verfahren erfordern jedoch äußerst präzise Ausrichtgeräte.

3. Vergrabene Durchkontaktierungen (BVH) – Treppen vollständig versteckt im „Mittelpunkt des Stockwerks“

Vergrabene Durchkontaktierungen verbinden ausschließlich zwei oder mehrere innere Schichten, reichen nicht bis zur Oberfläche der Leiterplatte und sind von außen vollständig unsichtbar.
Methode: Zunächst das Innenmaterial stanzen und elektroplattieren und danach als Ganzes zusammenpressen. Dieses Verfahren umfasst mehr Arbeitsschritte als Durchkontaktierungen und blinde Löcher, verursacht höhere Kosten, spart jedoch Platz für zusätzliche Leiterbahnen und wird häufig in Leiterplatten mit hoher Packungsdichte (HDI) verwendet.
Laut IPC-Standard: Der Durchmesser blinder und vergrabener Durchkontaktierungen sollte 6 mil (150 μm) nicht überschreiten.

Fertigungshinweise

1. Zuerst bohren oder zuerst pressen? Beide Methoden sind möglich:

• Bohren und elektroplattieren vor der Mehrschichtlaminierung und anschließend als Ganzes pressen;
  
• Oder nach der Laminierung mit Laser blind bohren.
  

2. Die Tiefe der Blindbohrungen muss streng kontrolliert werden. Ist sie zu tief, wird das Signal gedämpft, ist sie zu flach, kann die Leitfähigkeit beeinträchtigt werden.

3. Während der Designphase mit dem Leiterplattenwerk abstimmen, um Nacharbeit und Kostenanstieg zu vermeiden.

Vorteile und Nachteile

Vorteile: Mehr Leiterbahnen können in einer begrenzten Anzahl von Schichten oder Platinentdicke untergebracht werden, wodurch Handys und Computer immer kleiner werden.
Nachteile: Viele Prozesse, viele Tests, hohe Präzisionsanforderungen und steigende Kosten.

Designhinweise

• Blind-/Geschichtete Durchkontaktierungen müssen gerade Kupferschichten durchschlagen.
  
• Sie dürfen nicht am oberen oder unteren Rand der Kernplatine beginnen/enden.
  
• Zwei Durchkontaktierungen dürfen nicht überlappen oder teilweise ineinander liegen, es sei denn, eine umschließt die andere vollständig – dies erhöht jedoch die Kosten.