В проектировании печатных плат базовыми элементами являются простые сквозные и покрытые сквозные отверстия (PTH), однако их неправильное применение является одной из главных причин отказов на поле, тепловых проблем и ухудшения сигнала. Хотя часто используются взаимозаменяемо, PTH и VIA выполняют различные электрические, механические и тепловые функции. Путаница приводит к неэффективным конструкциям, завышенным затратам и снижению надёжности. Это руководство, основанное на 25-летнем производственном опыте Jerico, предоставляет окончательное сравнение. Мы выходим за рамки базовых определений и изучаем, насколько продвинутые технологии — от заполненных ВИА для высокотоковых приложений до микровиа для ИЧР — критически важны для решения современных задач в силовой электронике, автомобильных системах и высокоскоростной связи.
Критическое различие: Сквозное отверстие (PTH) против Via
Понимание основных функциональных различий между PTH и VIA — это первый шаг к совершенству в области проектирования для производства (DFM). Этот выбор влияет на всё — от выхода до долгосрочной надёжности.
| Особенность | Сквозное отверстие (PTH) | Виа (Сквозь-Виа, Слепой, Похороненный) | Практические последствия проектирования |
|---|---|---|---|
| Основная функция | Монтаж компонентов и электрическое соединение. Разработана для механического закрепления и электрического соединения компонентов технологии сквозных отверстий (THT), таких как разъёмы, крупные конденсаторы или силовые устройства. | Только межслойное электрическое соединение. Обеспечивает проводящий путь между разными слоями платы. Никогда не использовался для контактов компонентов. | Использование via для монтажа компонента не даёт результатов.Кольцевое кольцо не предназначено для механических нагрузок, и припойное вводное соединение может создавать размытые цепи. Всегда указывайте PTH-компоненты для THT в вашей CAD-библиотеке. |
| Типичный размер и соотношение сторон | Больший диаметр (например, 0,8 мм – 2,0 мм). Соотношение сторон (толщина платы/диаметр отверстия) обычно держится ниже8:1Для надёжной брони. | Меньший диаметр (например, 0,2 мм – 0,5 мм для сквозных проходов). Микровиа могут быть ≤0,1 мм. Соотношения сторон для сквозных виа также поддерживаются под контролем, тогда как у микровии очень низкие соотношения сторон. | ПТГ потребляет больше пространства.Неправильное использование крупного PTH, где достаточно маленького прохода, приводит к потере ценного места для маршрутизации, особенно в плотных конструкциях, излишне увеличивая количество слоев и стоимость. |
| Фокус на производстве и затратах | Требуется точный контроль размера отверстия для посадки компонентов.Фактор затрат:Сверление больших отверстий и обеспечение прочности брони для механической прочности. | Сосредоточьтесь на надёжности обшивки для обеспечения проводимости.Фактор затрат:Лазерное сверление для микровии/ИЧР, дополнительные этапы ламинирования для слепых/зарытых виас. | Оптимизируйте для функциональности.Для чистой маршрутизации используйте самый маленький надёжный канал. Для компонентов используйте PTH правильного размера. Бесплатная проверка DFM от Jerico отмечает эту распространённую ошибку. |
| Тепловая и текущая роль | Может проводить значительный ток/тепло через сам вывод компонента. Ствол PTH обеспечивает дополнительную тепловую массу. | Основной инструмент теплового управления (Термальные вии). Ёмкость тока ограничена тонкой обшивкой ствола, если они не спроектированы специально (например, заполненные проходы). | Для теплоотвода массивы тепловых VIA под площадкой эффективнее, чем один PTH.Для высокого тока требуются специализированные заполненные виа или несколько параллельных виа. |
Почему ошибка обходится вам: реальные сценарии
- Сценарий 1 (Сбой надёжности):Конструктор использует стандартный via для крепления контактного штифта. Во время волновой пайки припой спускается по стволу виза, оставляя пустоту в соединении. Вибрация в поле вызывает трещины хрупкого соединения.Коренная причина:Via используется как PTH.
- Сценарий 2 (Влияние на стоимость и производительность):Для «безопасности» дизайнер использует 0,8 мм PTHs для переходов между всеми слоями на 16-слойной цифровой плате. Это потребляет на 30% больше площади маршрутизации, вынуждая переключиться с 8-слойного на 10-слойный стекап, увеличивая стоимость платы на 25% и добавляя ненужную паразитную индуктивность высокоскоростным линиям.Коренная причина:Чрезмерное использование PTH там, где VIA были уместны.
Передовые технологии VIA: решение проблем высокотоковых, тепловых и ИЧР
После того как базовое различие PTH/via освоено, следующий уровень — выбор и указаниеПравильный типVIA для ваших электрических и тепловых потребностей. Стандартные сквозные виа часто недостаточны для сложных приложений.
1. Высокотоковое и термическое решение: заполненные и забитые ВИА
В силовой электронике (зарядные устройства для электромобилей, моторные приводы) и мощных светодиодных системах стандарт через стволы являются узким местом для тока и тепла. Виа диаметром 0,3 мм и медной стенкой 25 мкм имеет сопротивление постоянного тока в несколько миллиом и ограниченную тепловую массу.
Инженерное решение Jerico:Мы предлагаемс помощью наполнения и медной пробкикак ключевая возможность, часто интегрированная с нашейТяжелая медная печатная платаТехнологии.
- Теплопроводящая эпоксидная смола:Вида под компонентами питания заполняются специальной эпоксидкой. Вот это1)предотвращает запуск припоя во время сборки,2)обеспечивает прямой тепловой путь к внутренним плоскостям или противоположной стороне, и3)Добавляет механическую поддержку.
- Медные пробки (VIPPO):Для максимальной пропускаемости тока и теплопроводности виа полностью гальванопокрыты медью. Это создаёт твёрдую медную колонну через плату, снижая сопротивление более чем на 50% и выполняя функции отличной тепловой колонны. Этот процесс критически важен дляIPC класс 3иIATF 16949Стандартные автомобильные платы, где надежность длительного термического циклирования не подлежит обсуждению.
Данные о производительности:Для 0,3 мм via на плате 1,6 мм с 5A постоянного тока:
•Стандартный Via:~4,2 мОм, термическое сопротивление ~0,8°C/Вт.
•Медные пробки через:~1,8 мОм сопротивление, ~0,3°C/Вт.
Это переводится так:~60% меньшие потери мощностии~60% лучшее теплопередача, обеспечивая более высокую плотность мощности или повышенную надёжность.
2. Решение для обеспечения целостности HDI и сигнала: микровиа и слепые/защищённые вии
Для высокоскоростных цифровых моделей (серверные материнские платы, FPGA-платы) и устройств с ограниченным пространством (смартфоны, носимые устройства) традиционные сквозные виа являются серьёзным препятствием. Они пронизывают все слои, создавая длинные паразитические «заглушки», которые служат антеннами, отражая сигналы и ухудшая целостность на много-гигабитных скоростях.
Экспертиза Jerico по ИЧР:НашПечатная плата HDIПроизводство использует лазерно сверленные микроВИА и последовательное ламинирование для создания точных межсоединений.
- Микровиа (⌀ ≤ 0,15 мм):Сверленные лазером, они соединяют только два соседних слоя (например, L1-L2 или L2-L3). Они полностью устраняют заглушки, значительно снижая ёмкость и индуктивность паразитов.
- Слепые и зарытые вии:Слепые виа соединяют внешний слой с внутренним, но не проходят через всю плату. Забытые вии соединяют только внутренние слои. Эти конструкции, построенные последовательной ламинацией, освобождают 100% площади маршрутизации на слоях, к которым они не подключаются, что позволяет повысить плотность компонентов.
Влияние на целостность сигнала:Замена сквозного перехода в 10-слойной паре дифференциала по 100 Ом на комбинацию микровиа/слепой через без заглушек может увеличить потери при вставке на 0,5-1,0 дБ при 10 ГГц и значительно снизить нежелательный резонанс, обеспечивая более чистую передачу данных для таких протоколов, как PCIe 5.0 или 112G SerDes.
Преимущество Jerico: от обзора дизайна до сертифицированной надёжности
Указывать правильное с помощью технологии бесполезно, если производитель не может выполнить её точно и повторяющеся. Джерико соединяет замысел дизайна и искусственную реальность.
Партнёрство завода и прямого DFM
КакЗавод-прямой производитель, наши инженеры проверяют ваш проект перед изготовлением инструментов. Мы не просто проверяем правила; Мы предоставляем практическую обратную связь:
- «Твой 0.2 мм виа в 2.4 мм силовой плоскости имеет соотношение сторон 12:1. Для надёжного медного покрытия по IPC-6012 мы рекомендуем увеличить размер отверстия до 0,25 мм или использовать via-in-pad с заполнением.»
- «Термический проходной массив под QFN можно оптимизировать от сетки 3×3 стандартных виа к сетке 2×2 медных ВИА для эквивалентной производительности, экономия места.»
Сертифицированный процесс, гарантированная надёжность
НашIATF 16949иIPC класс 3Обязательства применяются напрямую через формирование:
- Контроль толщины пластины:Мы гарантируем, что медь через ствол соответствует или превышает требования IPC класса 3 (обычно ≥20 мкм), что подтверждается поперечным сечением.
- Совместимость материалов:Для высокочастотных илиКерамические доски, мы используем совместимые материалы и процессы наполнения, учитывающие несоответствие коэффициента теплового расширения (CTE), предотвращая трещины в стволе.
- Без MOQ, быстрое прототипирование:Проверьте свои продвинутые методы с помощью нашихПорядок по одному предметуи24-часовой быстрый поворотУслуги. Проверьте производительность перед тем, как решаться на объем.
Оптимизируйте свою стратегию VIA с помощью бесплатного анализа DFM
Не позволяйте via design оставаться второстепенным. Отправьте свои проектные файлы для всестороннего рассмотрения инженерной командой Jerico. Получите подробный отчёт о текущих мощностях, тепловых характеристиках и производительности каждого критического вида и PTH в вашем проекте.
Загрузите свой Gerber бесплатно через DFM CheckДизайн по VIA и PTH: FAQ по экспертам
Простое правило недостаточно для конструкций с высоким током. Текущая мощность зависит от:
- Площадь поперечного сечения медного ствола:I_max ∝ (π * d * t), где d — диаметр готового отверстия, t — толщина пластины.
- Допустимый рост температуры:Распространённым стандартом является повышение температуры в 10°C. Термическое сопротивление виа плоскостям и окружающей среде — ключевой фактор.
- Количество параллельных виас:Для тока 5А использование 2-3 стандартных виа параллельно часто безопаснее и надёжнее, чем один большой виа.
Обе методы направлены на удаление неиспользуемых через заглушки для обеспечения целостности сигнала, но они принципиально различаются:
- Слепые/погребённые вии (HDI):Построенные в процессе последовательного ламинирования, ониФизически не создавайте заготовку. Это самое чистое и высокопроизводительное решение, но оно добавляет стоимость и сложность. Идеально подходит для проектов с очень высокой плотностью соединения (HDI) и для высокоскоростных сигналов (>25 Гбит/с).
- Обратное бурение:Вторичная буровая операция удаляет проводящий отверстие из стандартного сквозного прохода после покрытия. ЭтоЭкономичная альтернатива для более толстых плат с меньшим уровнем слоёвгде ИЧР в других случаях не нужен. Однако она оставляет непроводящий воздушный зазор в отверстии, который может удерживать загрязнители и неприемлемо для всех стандартов надёжности (например, в некоторых автомобильных приложениях).
Соблюдение стандартов IPC является основой надёжности. Ключевые стандарты включают:
- IPC-6012: Квалификация и характеристики производительности для жёстких печатных плат.Определяет допустимость по толщине пластины (например, класс 3 требует минимум 20 мкм в отверстии), пустотах и целостности стенок отверстия. Это основная спецификация качества.
- IPC-A-600: Допустимость печатных плат.Визуальный аналог IPC-6012 с изображениями, определяющими приемлемые и дефектные условия для ВИАС и ПТГ (например, узлы обшивки, трещины, шероховатость).
- IPC-4761: Руководство по проектированию защиты печатных плат с помощью конструкций.Накрывает с помощью методов наполнения, заполнения и заглушения для защиты от загрязнения и введения припоя.
- IPC-7093: Проектирование и внедрение процессов сборки для BGA.Содержит важную информацию о проектировании via-in-pad, что критически важно для современных компонентов и часто требует заполненных микровиев.
![SLWHMTZOS0NKWCJMS39]KEV](https://cms-site.oss-accelerate.aliyuncs.com/jerico/2025/04/20250422145852429-1024x641.png?x-oss-process=image/format,webp/quality,q_100)
