子供の頃、私はスーパーマリオのすべてに夢中でしたが、正直、誰もがそうでしたよね。特に、スーパーニンテンドーの古い学校版にはまっていました。プラットフォームからプラットフォームへと跳ねること、ピクセル化されたカメの甲羅を投げること、プリンセスを救うこと…なんて人生でしょう。ゲームの中で最高で、少し変わった部分は、あちこちにあるように見える小さな緑のチューブを出入りすることでした。それらを作ったのは誰?そもそもなぜそこにあるのか?
奇妙なことに、ほぼ一生の後、私は回路基板を見つめ、まったく同じ質問を自問していました。どこにも繋がっていないように見える小さな穴が、グラウンドプレーンやはんだマスクの上に文字通り散乱していました。ここで登場するのが、ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビアです。
私たちが、世界が私たちの設計をより小さなスペースに押し込めようとしているという事実について話し続けるにつれて(同じ話、違う日)、これらの世界的な要求を満たすことを可能にする新しくてエキサイティングな技術的および製造上の進歩を学び続けます。多層ボード(高層カウント)の積層からフォームファクターの変更まで、ブラインドビアやバリードビア、そしてスルーホールビアを導入することで、さらに一歩踏み出します。
それぞれの緑の管がどこに繋がっているのかを発見しようとする過程で、どの秘密の部屋にたどり着くかわからないのが、半分の楽しみだったのではないでしょうか?恐れることはありません。スーパーマリオが緑の管から緑の管へと推測を続けさせることが目的であったとしても、HDI PCBを設計することは(願わくば)まったく逆です。厚い戦略書を見ることなく、PCB全体に穴を開ける場所と理由を正確に知るべきです。
ビアは、PCB層のトレースを通して穿孔され、別の層の別のトレースに接続するためだけの穴です。これらは、各層を何らかの方法で接続する必要がある多層PCBによく存在します。
多層プリント基板に組み込むことができるビアには、3つの異なるバージョン(ブラインドビア、バリードビア、スルーホールビア)があります:
プリンセスを救うという壮大なミッションには重要でないように見えたこれらの緑のチューブは、中に飛び込んだり出たりするのがとても満足できる以外に利点はないようでした。一方、ビアは多層PCBにおいて重要な役割を果たします。
時代が進むにつれて、そして今日このごろの「小さいほうが良い」という考え方の中で、私たちはできるだけ多くのスペースを節約するという課題に直面しています。ビアを使うことで、理論上は、トップレイヤー(そこにはすべてのコンポーネントも配置されています)でスペースを取るトレースルーティングをすべて回避し、必要な配線を第2、第3、あるいは第4レイヤー内で行うことが可能になります。これは、スペースを節約する技術を探している一部の設計者にとっては神の恵みかもしれません。
ブラインドビア、バリードビア、またはスルーホールビアをボードに実装する際に得られるもう一つの利点は、トレース間の寄生容量が低下し、それが設計に深刻な影響を及ぼす可能性があるのを防ぐことです。この寄生容量の低下は、トレースリードを短縮することで実現された改善によるものです。必ずしも主な理由ではありませんが、正しく設計されていれば、ビアを設計に追加することで確実に利益を得ることができます。
席から飛び上がってどこにサインすればいいか探しているかもしれませんが、ビアを設計に取り入れることのいくつかの欠点があるため(なぜいつも欠点があるのでしょうか?)、ちょっと待ってください。
ビアと多層基板は密接に関連しており、複数の基板に何かを行う場合、コストの考慮が必要になります。これには、1枚だけでなく、2枚、3枚、さらには4枚の基板を正確に同じ位置で貫通するビアの穴のドリル加工が含まれます。ドリル加工と積層のプロセスにわずかな公差エラーがある場合、基板は事実上使用不可能になります。
これを軽減するために、製造業者は機械と公差をミリメートルの一部まで把握しておく必要があり、これはもちろん、製造および組み立てプロセスのコストを大幅に増加させます。いつものように、ビアの問題に深く潜り込む前に、できるだけ早く製造業者に連絡して、その制限と能力を確認してください(好みに応じて、ビアの穴または緑のチューブと呼んでも構いません)。
このPCB設計の進歩は、最先端技術でもロケット科学でもありませんが、この道を進む場合は慎重な検討が必要です。追加される複雑さ、コスト、そして全体的な実装の課題は、一部の人を逃げ出させるかもしれません。しかし、正しく実装されれば、計り知れない量のスペース節約、低下した寄生容量、そして一般的に素晴らしい見た目のスーパーマリオインスパイアードボードを収穫することになります。
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