Jenis-jenis Vias

Dalam perangkat elektronik dan komputasi, sirkuit dilakukan oleh papan hijau kecil yang mentransfer berbagai sinyal dari petunjuk kontrol dan ke layar. Di setiap smartphone, misalnya, sebuah papan sirkuit cetak (PCB) dapat ditemukan di dalamnya dengan berbagai chip dan komponen yang melakukan sinyal untuk ribuan fitur dan perintah yang berbeda. Setiap kali Anda menekan salah satu petunjuk di layar sentuh, Anda mengaktifkan salah satu sinyal di papan internal. Sebagian besar sinyal ini dilakukan melalui via PCB.

Langsung Ke: Apa Itu Via? | Jenis Utama Vias | Cara Menentukan Persyaratan Via yang Tepat untuk PCB Anda

Apa Itu Via?

Dalam papan sirkuit tercetak, vias adalah lubang yang melewati lapisan papan untuk tujuan konduktivitas. Setiap lubang berfungsi sebagai jalur konduktif di mana sinyal listrik dilewatkan di antara lapisan sirkuit. Vias perjalanan melalui berbagai tingkat pada papan sirkuit tercetak. Tergantung pada desain PCB, papan mungkin memerlukan lubang yang melewati semua lapisan dari atas ke bawah. Bergantian, beberapa vias hanya menembus lapisan atas atau bawah, dan beberapa ditempatkan melalui lapisan dalam. Ada berbagai opsi terkait vias pada papan sirkuit tercetak.

Vias adalah salah satu fitur paling penting pada papan sirkuit tercetak. Akibatnya, mereka memperhitungkan bagian yang cukup besar dari biaya yang terlibat dengan pembuatan papan.

Terlepas dari kenyataan bahwa berbagai jenis vias ini melayani tujuan dasar yang sama, satu jenis via tertentu akan lebih cocok daripada yang lain pada desain PCB tertentu. Artikel ini membahas berbagai jenis vias dalam desain PCB dan bagaimana masing-masing dapat memfasilitasi sambungan listrik pada papan sirkuit tercetak.

Jenis Utama Vias

Ada dua kategori utama vias, tergantung di mana mereka berada di lapisan PCB — lubang buta dan lubang terkubur.

Dalam lubang buta, lubang menembus lapisan atas atau bawah papan tetapi berhenti sebelum lapisan internal mana pun. Lubang buta dinamai demikian karena Anda tidak dapat melihat menembusnya saat Anda memegang papan di dekat cahaya. Proses pembuatan lubang buta bisa jadi sulit karena Anda harus tahu kapan harus berhenti mengebor papan. Karena itu, banyak produsen PCB menghindari pelapisan lubang jenis ini.

Jenis via lainnya adalah lubang terkubur, yang mungkin muncul melalui satu atau lebih lapisan internal. Karena lubang yang terkubur terjepit di antara lapisan, itu tidak bisa dilihat dengan mata telanjang. Agar papan multi-lapisan memiliki lapisan buta, pelapisan lubang pada lapisan internal harus diselesaikan lebih awal selama perakitan PCB, sebelum lapisan atas dan bawah diterapkan ke papan.

Di mana pun via ditempatkan, kemungkinan menjadi salah satu dari tiga jenis utama:

• Lubang tembus
• Via-in-pad
• Mikrovia.

1. Melalui-Lubang

Jenis via yang paling jelas adalah lubang tembus pelapis, yang menembus semua lapisan dalam papan multi-lapisan. Lubang tembus biasanya lebih besar dari lubang buta dan lubang terkubur dan juga lebih mudah dikenali dengan mata telanjang. Saat Anda mengangkat papan di depan lampu, cahaya akan menembus menembus lubang pelapis. Lubang tembus juga lebih mudah dibuat karena Anda cukup mengebor semua lapisan, tidak seperti lubang buta, di mana Anda harus berhati-hati seberapa dalam Anda membuat lubang.

Teknologi lubang tembus telah ada sejak pertengahan abad ke-20 ketika menggantikan konstruksi titik-ke-titik. Lubang tembus paling umum terjadi antara tahun 1950-an dan 1980-an ketika hampir semua fitur yang ditemukan pada papan sirkuit tercetak dipasang ke lubang tembus.

Pada hari-hari awal teknologi melalui lubang, PCB memiliki jejaknya hanya dicetak di sisi atas. Seiring kemajuan teknologi, pencetakan muncul di kedua sisi. Akhirnya, papan multi-layer mulai digunakan. Pada titik ini, lubang tembus diperbarui menjadi lubang tembus berlapis untuk memungkinkan kontak antara lapisan konduktif. Saat ini, lubang tembus berlapis digunakan untuk menghubungkan lapisan yang berbeda dalam PCB. Lubang tembus biasanya digunakan untuk memfasilitasi komponen dengan kabel. Komponen bertimbal aksial ditempatkan melalui lubang ini dan digunakan untuk menghubungkan melintasi ruang pendek.

Lubang tembus sering terlihat pada motherboard besar yang digunakan di menara komputer selama tahun 1990-an dan 2000-an. PCB dengan komponen lubang tembus juga dapat dilihat di kartu interkoneksi komponen periferal (PCI) lama yang dicolokkan ke motherboard lama ini. Misalnya, kartu suara yang terhubung ke slot PCI di dalam menara biasanya menampilkan komponen yang dipasang ke papan melalui lubang. Fitur serupa dapat ditemukan pada kartu grafis di komputer lama yang ada sebelum perangkat layar datar all-in-one saat ini.

Dengan semakin populernya perangkat komputasi seluler dan gadget elektronik kecil, kompak, dan ringkas, PCB dirancang dengan sedikit, jika ada, komponen melalui lubang. Dengan demikian, ada beberapa alasan yang tersisa bagi perancang PCB untuk terus menggunakan papan yang berisi lubang tembus besar, karena ini menghabiskan banyak ruang di papan yang dapat digunakan lebih efisien dengan mikrovia. Bahkan, bagi desainer untuk menjaga agar papan mereka tetap kecil, mikrovia dan dudukan permukaan harus digunakan sebanyak mungkin. Seiring tren berlanjut, lubang tembus kemungkinan akan dihapus seluruhnya di tahun-tahun mendatang.

2. Via-in-Pad

Salah satu desain yang lebih populer saat ini untuk papan sirkuit tercetak melibatkan penerapan bantalan vias on ball grid array (BGA), secara bergantian dikenal sebagai via-in-pad. Dalam desain via-in-pad, vias ditempatkan pada bantalan BGA dari PCB. Desainnya menjadi populer karena memungkinkan produsen meminimalkan jumlah ruang yang dibutuhkan untuk vias. Dengan demikian, via-in-pad memungkinkan produsen membuat papan sirkuit cetak yang lebih kecil yang membutuhkan lebih sedikit ruang untuk merutekan sinyal. Via-in-pad adalah teknologi optimal untuk perangkat elektronik dan komputasi masa kini yang ringkas, yang telah dirancang oleh produsen untuk dimasukkan ke dalam saku dan terkadang di sekitar pergelangan tangan.

Desain via-in-pad sangat nyaman untuk perutean karena lubang terhubung langsung ke lapisan yang mendasari komponen, memungkinkan untuk mengarahkan sinyal tanpa risiko keluar dari perimeter tapak perangkat.

Memang, tidak semua pabrikan telah menerapkan praktik penempatan vias pada bantalan BGA. Salah satu kelemahan utama untuk beberapa pembuat PCB adalah Anda harus mengisi bantalan dengan tembaga murni atau bahan non-konduktif yang dilapisi dengan tembaga. Jika tidak, solder akan mengeluarkan bantalan dan menyebabkan PCB kehilangan konektivitasnya.

Faktor penghalang lainnya untuk beberapa produsen adalah kenyataan bahwa vias memerlukan langkah tambahan yang seringkali mahal dan memakan waktu. Beberapa desainer tidak ingin menambah biaya pembuatan PCB. Selain itu, saat Anda menempatkan vias di pad, itu akan mengubah diameter bor yang dibutuhkan.

Terlepas dari masalah ini, ada berbagai keuntungan menempatkan vias pada bantalan BGA. Selain biaya, Anda dapat membuat papan yang lebih kecil dengan via-in-pad dan akhirnya membuat perangkat yang lebih kecil. Untuk gadget dan perangkat seluler modern tertentu, desain via-in-pad mungkin satu-satunya pilihan Anda.

Dalam tata letak via standar, topeng solder dapat diterapkan untuk menghentikan aliran solder ke via. Dengan desain via-in-pad, Anda tidak dapat membiarkan laras bebas dari pengisian karena udara dapat terperangkap, menyebabkan pelepasan gas saat PCB sedang diproduksi. Oleh karena itu, vias perlu diisi saat ditempatkan pada bantalan BGA. Agar desain berfungsi, Anda juga harus memiliki permukaan datar datar, karena ini akan memungkinkan untuk menyambungkan BGA nada halus dengan sedikit, jika ada, komplikasi.

In-pad vias dapat diisi dengan epoksi. Ini harus dilakukan setelah langkah pengeboran dan pelapisan. Pilihan lain adalah mengisi vias dengan tembaga. Ini akan berhasil jika vias dilas dengan laser. Metode apa pun yang Anda pilih, Anda harus memastikan bahwa bantalannya cukup besar untuk diameter lubang dan juga memiliki toleransi yang cukup. Selain itu, desain harus memenuhi standar IPC Kelas 2 dan 3.

Jika Anda masih ragu apakah via-in-pad akan menjadi pilihan yang lebih baik daripada tata letak via standar, Anda harus berbicara dengan produsen PCB untuk melihat bagaimana teknologi yang lebih baru telah mengubah papan mereka.

3. Mikrovia

Dalam desain PCB, vias yang berukuran di bawah 150 mikron dikenal sebagai mikrovia, yang digunakan pada banyak papan interkoneksi kepadatan tinggi (HDI). Desainer lebih memilih microvias karena ukuran lubang yang kecil, yang menghabiskan jauh lebih sedikit ruang di papan daripada lubang yang membutuhkan lebih banyak pengeboran. Dalam mikrovia, lapisan-lapisan tersebut terhubung satu sama lain dengan pelapisan tembaga.

Microvias dibuat dalam bentuk kerucut, yang memudahkan sisi via untuk dilapisi tembaga. Sebuah mikrovia dapat melewati dua lapisan yang berdekatan tetapi tidak lebih jauh. Jika desain papan membutuhkan melalui melalui beberapa lapisan, beberapa mikrovia perlu ditumpuk sesuai.

Dari sudut pandang manufaktur, membuat microvia bertumpuk bisa menjadi proses yang mahal dan memakan waktu. Pada papan yang membutuhkan satu mikrovia di atas yang lain, desain yang paling umum akan menampilkan dua mikrovia. Sejauh menyangkut susun, batas akhir adalah empat mikrovia. Namun, empat mikrovia jarang diterapkan dalam pembuatan PCB karena biayanya yang tinggi.

Pilihan alternatif untuk mikrovia bertumpuk adalah mikrovia terhuyung-huyung, yang diatur seperti tangga di mana mikrovia kedua atau ketiga ditempatkan selangkah di bawah yang di atas. Seperti halnya microvia bertumpuk, microvia terhuyung bisa sulit dan mahal untuk diproduksi pada PCB multi-lapis.

Jika mikrovia masuk melalui lapisan luar papan dan memotong ke lapisan dalam sebelum berhenti, itu akan memenuhi syarat sebagai mikrovia buta. Dengan mikrovia buta, Anda dapat meningkatkan kepadatan kabel pada papan sirkuit tercetak. Mikrovia buta sangat menguntungkan jika sinyal pada lapisan luar harus diarahkan ke lapisan di bawahnya, karena mikrovia buta akan menawarkan jarak terpendek. Pada papan HDI, microvia buta memungkinkan untuk mengoptimalkan ruang di papan multi-layer, seperti di PCB dengan empat lapisan di mana microvia dapat ditempatkan di dua atas atau dua lapisan bawah.

Dalam beberapa kasus, mikrovia akan menembus dua lapisan utuh. vias buta yang sesuai dengan deskripsi ini dikenal sebagai vias lewati. Namun, melewatkan vias tidak direkomendasikan oleh produsen karena sifat lubang dapat mengakibatkan komplikasi dengan pelapisan.

Mikrovia yang menghubungkan dua lapisan dalam dalam PCB dikenal sebagai mikrovia terkubur. Untuk mikrovia terkubur untuk dimasukkan dalam desain PCB, lapisan yang berisi lubang harus terlebih dahulu dibor sebelum lapisan luar diterapkan. Dengan mikrovia terkubur, Anda dapat menghubungkan dua lapisan dalam pada papan sirkuit tercetak. Pengeboran dapat dilakukan dengan alat mekanis atau, secara bergantian, dengan laser.

Saat Anda menempatkan mikrovia pada PCB, sangat penting untuk memperhatikan rasio aspek ukuran lubang, jika tidak, mungkin tidak mungkin untuk melapisi papan dengan benar.

Cara Menentukan Persyaratan Via yang Tepat untuk PCB Anda

Jenis vias yang Anda pilih untuk desain PCB harus didasarkan pada ukuran dan tujuan papan. Jika papan dibuat untuk digunakan dalam perangkat komputasi yang lebih tua dan lebih besar, Anda mungkin perlu memiliki desain PCB yang sesuai dengan standar yang lebih lama, karena apa pun yang lebih baru kemungkinan besar tidak kompatibel dengan perangkat yang dimaksud. Untuk beberapa perangkat yang lebih tua ini, satu-satunya pilihan Anda kemungkinan adalah PCB yang lebih besar dengan komponen lubang tembus.

Jika Anda mendesain PCB untuk perangkat yang lebih kecil, sebenarnya tidak ada alasan untuk menggunakan komponen melalui lubang karena Anda perlu memaksimalkan sedikit ruang pada papan kecil yang sesuai dengan perangkat. Misalnya, jika desain PCB Anda hanya berukuran satu inci persegi, Anda tidak akan memiliki ruang yang diperlukan untuk lubang tembus yang besar karena akan ada terlalu banyak sinyal untuk dikonduksi dalam jumlah kecil ruang yang diizinkan. Papan seukuran itu akan jauh lebih baik disajikan dengan microvia buta, yang dapat meneruskan sinyal kuat antara jarak pendek pada papan seukuran ibu jari.

Memang, proses pembuatan PCB yang lebih kecil dengan mikrovia kemungkinan akan membutuhkan lebih banyak investasi karena tenaga kerja yang dibutuhkan papan tersebut. Namun, keuntungan dari papan yang lebih kecil ini dapat dengan mudah mengembalikan investasi, terutama jika Anda memasarkan perangkat baru dan inovatif yang pada akhirnya bisa menjadi penjual besar.

Produk dan Layanan PCB Dari Sirkuit Milenium

Ketika datang ke desain papan sirkuit tercetak, ada berbagai vias untuk dipilih, seperti microvias buta dan terkubur. Pada PCB yang lebih kecil saat ini, mikrovia memungkinkan untuk melengkapi perangkat dengan berbagai fitur dan juga menawarkan kecepatan dan kekuatan pemrosesan yang melebihi kemampuan kinerja komponen lubang-lubang yang lebih besar yang biasa terjadi 20 tahun yang lalu. Untuk menghasilkan desain PCB yang paling ringkas dan optimal, sangat penting untuk memiliki tim yang dapat menyatukan bagian-bagian ini. Hubungi Millennium Circuits untuk penawaran produk dan layanan PCB.