Переходное отверстие — то, без чего не обходится ни одна двухслойная плата. Но когда слоёв становится четыре, шесть или двенадцать, простого сквозного via уже недостаточно. Появляются глухие и скрытые отверстия, микровиа и требования к их заполнению. Разбираемся, что выбрать для конкретной задачи.
Сквозные отверстия: база
Сквозное via (through-hole) сверлится через всю плату и металлизируется химическим способом. Это дёшево и надёжно, но имеет недостатки. Во-первых, на внутренних слоях via образует неиспользуемые участки — стабы (stubs), которые работают как антенны и ухудшают сигнал на высоких частотах. Во-вторых, на многослойных платах сквозные отверстия занимают место на всех слоях, даже там, где соединение не требуется. При плотной компоновке BGA-компонентов это критично.
Глухие и скрытые via
Глухое отверстие (blind via) соединяет внешний слой с одним или несколькими внутренними, не проходя плату насквозь. Скрытое (buried via) — соединяет только внутренние слои и невидимо снаружи. Оба типа изготавливаются поэтапным прессованием и сверлением, что удорожает производство. Их применяют в HDI-платах (High Density Interconnect), где нужно освободить место на внешних слоях под компоненты.
Микровиа и лазерное сверление
Микровиа — это отверстия диаметром менее 0,15 мм, получаемые лазерным сверлением, а не механикой. Они бывают только глухими (с внешнего слоя на следующий внутренний). Лазер прожигает диэлектрик до медной площадки внутреннего слоя, которая служит стоп-слоем. Микровиа позволяют разводить компоненты с шагом 0,4 мм и менее, но требуют точного контроля глубины сверления и качественного заполнения медью.
Via-in-pad: когда via под контактом
Размещение переходного отверстия прямо в контактной площадке компонента — via-in-pad — экономит место, но требует обязательного заполнения отверстия и планаризации (выравнивания). Если via не заполнено, припой утекает в отверстие, образуя пустоты и непропай. Заполнение выполняют эпоксидной смолой с последующим меднением или гальванической медью. Это добавляет операцию и стоимость, но для BGA с мелким шагом альтернативы часто нет.
Тепловые via и антипады
Тепловые via — это массив отверстий под тепловыделяющим компонентом (например, силовым транзистором в корпусе QFN), соединяющий тепловую площадку на верхнем слое с медным полигоном на нижнем или внутреннем. Здесь важна не электрическая проводимость, а тепловая. Рекомендуется делать via диаметром 0,3 мм с шагом 0,8–1,2 мм, заполнять или не заполнять — зависит от того, выходит ли на эту площадку паяльная паста.
Антипад (antipad) — это область, свободная от меди, вокруг via на внутреннем слое, не предназначенном для соединения. Он предотвращает случайное замыкание и паразитную ёмкость между via и полигоном. Размер антипада обычно на 0,15–0,2 мм больше диаметра контактной площадки переходного отверстия на данном слое.