ブラインドビアとバリードビアの習得

次にPCBでBGAパッケージを使用することにした場合、ブラインドビアとバリードビアが必要になるかもしれません。新しいデザイナーにとって、ブラインドビアとバリードビアの使用は複雑に感じられるかもしれませんが、少しの複雑さを恐れる必要はありません。HDI PCBでブラインドビアとバリードビアを成功裏に使用するために必要な重要なリソースをまとめました。

ブラインドビアとバリードビアは新しい技術ではありません。これらは、多くの半導体パッケージで使用されている集積回路基板の登場以来、存在しています。ブラインド/バリードビアは、構造の信頼性に関連するいくつかの重要な設計ルールに従う必要があります。以下にまとめたリソースは、デザイナーが成功するために、ブラインドビアとバリードビアの製造面を扱います。

ブラインドビアとバリードビアの始め方

ブラインドビアとバリードビアは、HDI PCBで垂直配線に使用される標準的なインターコネクトの2つです。スタックアップとHDI PCBの製造プロセスに応じて、スルーホールビアやスキップビアも使用されます。HDI PCBでのビアの選択と配置は、以下に示す標準的なスタックアップ構造につながります。

ここから、ブラインド、バリード、コア、スルーホール、場合によってはスキップビアを含むHDI PCBスタックアップのレイヤー割り当てがすでに見えてきます。

BGAパッケージに合わせたHDIスタックアップ

ブラインドビアとバリードビアは、通常、特定のパッケージ、通常はBGAへの配線のために選択されます。これらは、機械的にドリルされたスルーホールビアが過度に大きな直径を必要とし、BGAパッケージの下に収まらず、銅と銅のクリアランスを侵害する場合に選択されます。

例えば、下のビデオで紹介されているSTM32 BGAフットプリントでは、スルーホールビアまたはブラインドビアとバリードビアをファンアウトルーティングに使用するオプションがあります。ブラインドビアとバリードビアを使用すると、レイヤー数を低く保つことができ、エッチングの許容誤差を満たすことが簡単になる場合があります。しかし、エッチングの許容誤差が許す場合は、スタックアップが既に高いレイヤー数を持っている場合に、より大きなスルーホールビアを使用することができます。

ブラインドビアとバリードビアのサイズ設定

ファンアウトルーティングにブラインドビアとバリードビアが最適なオプションであると判断し、適切なスタックアップを決定したら、ブラインドビアとバリードビアの穴径とパッドサイズを設定する必要があります。

盲孔および埋没ビアに使用される穴とパッドのサイズは、誘電体層の厚さに基づいて選択されます。目標は、小さなアスペクト比（穴の直径と厚さの比率）を維持することです。また、回路基板にビアを配置するために使用されるプロセスに基づいて穴の直径を選択する必要があります：

• 機械的なドリリングは6ミルまで使用でき、任意のPCB誘電体に使用できます。
• レーザードリリングは6ミル以下で使用でき、特定の誘電体にのみ使用できます。

理想的には、個々の盲孔および埋没ビアのアスペクト比を2以下に保ち、高層数（3層以上）まで盲孔および埋没ビアを積み重ねる場合は、アスペクト比を1以下に保つことが理想的です。特殊な設計を行っていない限り、いずれかの時点で盲孔および埋没ビアを段階的に配置する必要があるかもしれません。HDI製造工場とスタックアップおよびビアの割り当てを確認して、基板が成功裏に製造できることを確認してください。

どの誘電体を使用すべきか？

あなたの設計でレーザードリル加工されたマイクロビアが必要な場合、HDIスタックアップの外側のビルドアップ層には、レーザードリル加工可能なプリプレグが必要になります。レーザードリル加工可能なプリプレグには、多種多様なバリエーションと樹脂の配合があり、多くの異なるガラス織りスタイルで構築されています。これらの材料タイプについては、Happy Holdenがこのリンクされた記事で議論しています。

上記のリンクされた記事には、Happyが準備した以下の画像が含まれています。この画像は、標準プリプレグとHDI層スタックアップ用のレーザードリル加工可能なプリプレグで使用される可能性のあるガラス織りスタイルを示しています。

これらの利用可能な材料と、ファンアウトルーティングのために目指すビアサイズに基づいて、HDIビルドアップ層に適した商業的に利用可能な誘電体材料を見つけることができます。その厚さは、あなたが目指すブラインドビアとバリードビアのアスペクト比の範囲に基づいて選択することができます。それにより、HDI PCBの層スタックアップが基本的に完成し、残るステップは、高速インターフェース用の伝送線を設計することだけになります。

要約

ブラインドビアとバリードビアは多くの先進製品を可能にする大きな要因ですが、ブラインドビアとバリードビアの選択は他の重要なエンジニアリングの決定に関連しています。コンポーネントパッケージのボールやパッドのピッチ、設計に必要な全体のレイヤー数などの側面は、ブラインドビアとバリードビアのサイズ決定を推進する要因の一部です。ブラインドビアとバリードビアが必要な場合、以下のプロセスでサイズを決定し、レイヤー厚さと組み合わせることができます：

1. BGAや高密度コネクタのピン数に基づいてレイヤー数を見積もる。
2. 標準のHDIスタックアップとレイヤー厚さを選択する。
3. 最も密なパッドまたはボールのピッチに基づいて、ブラインドビアとバリードビアに必要なパッドと穴のサイズを決定する。
4. 穴の直径に基づいて、レーザードリリングが必要かどうかを判断し、厚さの目標を達成する互換性のある材料を選択する。

これで、スタックアップ内の材料とブラインドビアおよびバリードビアのサイズを整合させ、信頼性を確保するプロセスが完了します。

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