ブラインドビア、バリードビア、マイクロビアの定義

ビアの役割

ビアは、プリント基板内での垂直方向、または層間接続を作成するために使用されます。

基板製造の初期段階では、すべてのビアが基板を通り抜け、一方の面から他方の面へと完全に貫通していました。これらのスルーホールビアは、層が製造され、配線がエッチングされた後にドリルで開けられます。導電性のビアバレルは、ドリルで開けた穴に無電解めっきプロセスを使用して形成され、層間接続が完成します。

PCB製造技術の発展により、多層基板が導入され、それに伴い、他の層のペア間でビアをドリルする能力が実現しました。製造プロセスの特定のポイントでビアをドリルすることにより、隣接する2つの信号層にのみ跨がるビアを作成することが可能になりました。これらは、ブラインドビア（表面層から次の層へ）およびバリードビア（2つの内部層の間）と呼ばれます。

ビアが跨ぐことができる層は、基板を製造するために使用される製造技術に依存します。多層基板を製造する従来のアプローチは、薄い両面基板のセットを作り、それらを熱と圧力の下でサンドイッチすることにより、多層基板を形成することです。

下の画像は、左側の画像の層名に示されているように、6層基板を示しています。この基板は、まず3つの両面基板（Top-Plane1、Mid1-Mid2、Plane2-Bottom）として製造されます。これは、ハッチングされたコア層によって示されています。

これらの両面基板は、必要に応じてビアサイトに穴をあけることができ、ビアが表層から内層にかけてスパンする場合にはブラインドビア（ビア番号1）として知られ、ビアが内部層から別の内部層にかけてスパンする場合にはバリードビアとして知られます（ビア番号2）。層が一つの多層基板に圧着された後、スルーホールビアが穿孔されます（ビア番号3）。

作成可能な3種類のビア：ブラインド（1）、バリード（2）、スルーホール。

マルチレイヤーボード製造技術のもう一つのタイプは、ビルドアップ技術と呼ばれ、レイヤーを一つずつ追加していく方法で、多くの場合、両面ボードや従来のマルチレイヤーボードの上に行われます。この技術を使用すると、ビルドアッププロセス中に各レイヤーが追加された後にレーザーでビアをドリルすることができ、結果として多数のレイヤーペアを跨ぐことが可能になります。各ビアに使用されるレイヤーペアは、ビアの開始レイヤーと終了レイヤーの設定によって定義されます。

ブラインドビアやバリードビアを使用する前に、製造業者が提供するサポートレベルを確認することが重要です。ほとんどの製造業者はブラインドビアとバリードビアをサポートしています。ビアが跨ぐことができる層は、基板を製造するために使用される製造技術によって異なります。この技術を使用して、多層基板は薄い両面基板のセットとして製造され、その後「サンドイッチ」されます。これにより、ブラインドビアとバリードビアがこれらの基板の表面間を接続することが可能になります。

製造技術の改善とレーザードリリングの導入により、非常に小さい（<10ミル）ビアを、表層から次の信号層まで形成する能力が得られました。これらはµViasとして言及されます。製造プロセス中に層が積み重ねられる際（シーケンシャルラミネーションまたはシーケンシャルビルドアップと呼ばれる）、µViasを作成することで、層間のシームレスな信号遷移を提供するµViasのスタックを形成することが可能になりました。

これらのビアタイプはすべてAltium Designerでサポートされています。

レイヤースタックマネージャーのVia Typesタブで製造可能な各種のビアを定義できます。

ビアタイプの定義

1. 新しいビアタイプを定義するには、 Layer Stack ManagerのVia Typesタブに切り替えます。ここで、設計に必要な各ビアタイプのZ平面レイヤー跨ぎ要件を定義します。Via Typesタブを開くと、シングルスルーホールビアタイプが含まれています。2層ボードの場合、デフォルトのビアはThru 1:2と名付けられ、ビアタイプとビアが跨ぐ最初と最後のレイヤーを反映しています。デフォルトのスルーホールスパンは削除できません。
2. 現在選択されているビアタイプのプロパティは、プロパティパネルのLayer Stack Managerモードで編集されます。パネルが表示されていない場合は、アプリケーションの右下にある ボタンをクリックして有効にします。
3. 追加のビアタイプを追加するには、 ボタンをクリックし、プロパティパネルでこのビアタイプが跨ぐレイヤーを選択します。新しい定義には<Type> <FirstLayer>:<LastLayer>（例：Thru 1:2）という名前が付けられます。ソフトウェアは選択されたレイヤーに基づいてタイプ（例：Thru、Blind、Buried）を自動的に検出し、それに応じてビアタイプに名前を付けます。
4. このビアタイプのスパンを定義するために、First LayerとLast Layerの設定を構成します。
5. µViaが必要な場合は、µViaチェックボックスを有効にします。このオプションは、ビアが隣接するレイヤー、または隣接+1（スキップビアと呼ばれる）を跨ぐ場合にのみ利用可能になります。
6. プロパティパネルのBoard領域でStack Symmetryオプションが有効になっている場合、Mirrorオプションが利用可能になります。 Mirrorが有効になると、レイヤースタックの対称レイヤーを跨ぐ現在のビアのミラーが自動的に作成されます - 必要に応じてこれを有効にします。
7. スタックアップを保存して、PCBエディタで変更を利用可能にします。

プロパティパネル

Via Typeタブがレイヤースタックドキュメントでアクティブになると、プロパティパネルを使用して、設計で使用されるビアの許可されるZ平面レイヤーをまたぐ要件を定義できます。

Via Typeタブは、設計で使用されるビアの許可されるZ平面レイヤーをまたぐ要件を定義するために使用されます。

• Via Type
  • Name – ビアの名前。ソフトウェアは選択されたレイヤーに基づいてタイプを自動的に検出し、それに応じてビアに名前を付けます。
  • First layer – ビアが跨る最初のレイヤー。
  • Last layer – ビアが跨る最後のレイヤー。
  • µVia – マイクロビアが必要な場合に有効にします。
  • Mirror – 有効にすると、レイヤースタックの対称レイヤーを跨ぐ現在のビアのミラーが作成されます。このオプションは、Stack Symmetryオプションが有効になっている場合のみ利用可能です。
• Board
  • Stack Symmetry – 中央の誘電体レイヤーを中心に、一致するペアでレイヤーを追加するために有効にします。有効にすると、レイヤースタックは中央の誘電体レイヤーを中心に対称性があるか直ちにチェックされます。中央の誘電体基準レイヤーから等距離にある任意のペアのレイヤーが同一でない場合、Stack is not symmetricダイアログが開きます。

• Library Compliance – 有効になっている場合、マテリアルライブラリから選択された各レイヤーについて、現在のレイヤー属性がライブラリ内のその材料定義の値と照合されます。
• Substack – この情報は、現在選択されているサブスタック（レイヤー、誘電体、厚さなど）に関するものです。サブスタックを切り替えると、この情報はそれに応じて更新されます（現在選択されているサブスタックについて）。

• Stack Name – 意味のあるサブスタック名を入力してください。このフィールドは、X/Yスタックアップ領域がレイヤーサブスタックに割り当てられる場合に便利です。
• Is Flex – サブスタックがフレックスである場合は有効にします。
• Layers – サブスタック内のレイヤーの総数。
• Dielectrics – サブスタック内の誘電体の総数。
• Conductive Thickness – サブスタック内の導電層の厚さ。銅信号層は導電層として参照されます。
• Dielectric Thickness – サブスタック内の誘電体層の厚さ。
• Total Thickness – サブスタックの総厚さ。

µVias（マイクロビア）

µViasは、高密度インターコネクト（HDI）設計における層間の接続に使用され、高度なコンポーネントパッケージやボード設計の高入出力（I/O）密度に対応します。HDIボードの製造には、シーケンシャルビルドアップ（SBU）技術が使用されます。HDI層は通常、従来の製造方法で作られた両面コアボードまたは多層PCBに構築されます。従来のPCBの各側にHDI層が構築される際、µViasは以下を使用して形成されます：レーザードリリング、ビア形成、ビアメタライゼーション、ビア充填。穴はレーザードリリングであるため、円錐形をしています。

複数の層を通る経路が必要な場合、元々のアプローチは、階段状のパターンを使用して一連のµViasを段階的に配置することでした。技術とプロセスの改善により、現在ではµViasを直接重ねて積み上げることが可能になりました。

埋め込みマイクロビアは充填が必要ですが、外層にあるブラインドマイクロビアは充填を必要としません。スタックされたマイクロビアは、通常、複数のHDI層間の電気的接続を行い、マイクロビアの外側のレベルに構造的サポートを提供するために、電鋳銅で充填されます。

マイクロビアの定義

マイクロビアのサポート

• このソフトウェアは2種類のµViasをサポートしています：
  • 一つの層から隣接する層へ移動するµVia。
  • 隣接する層をスキップし、その次の銅層に着地するSkip µViaというタイプのµVia。
• Viaのタイプは、下の画像に示されているように、定義された層間隔に基づいて自動的に検出されます。
• First layerとLast layerが選択される順序は、画像の円錐形のµViaの形状の方向に示されているように、µViaのドリル方向を定義します。
• インタラクティブルーティング中に複数の層を通過する際、µViasは自動的に積み重ねられます（利用可能なViaタイプを使用して）。

µVia 出力に関する考慮事項

PCBドリルテーブルとドリルタイプの出力ファイルは、µViasをサポートしています。

ドリルテーブル

PCBドリルテーブルには、µViaドリルペアが含まれています。

ドリルテーブルは、サイズごとに各穴を識別し、同じサイズが複数のドリルペアレイヤーで使用されている場合は混在としてフラグが立てられます。

ドリル製造ファイル

NC Drill - 各µViaドリルペアごとに別のファイルが作成されます。

Gerber X2 - 各µViaプロットのための特定のセットアップエントリ。

ODB++ - 各µViaドリルペアごとに別のドリル製造ファイルが作成されます。

スルーホールビアのバックドリリング

メインページ： 制御深度ドリリング、またはバックドリリング

バックドリリング、または制御深度ドリリング（CDD）としても知られている技術は、プリント基板のスルーホールから使用されていない部分、またはスタブと呼ばれる銅バレルを取り除くために使用されます。高速信号が銅バレルを通じてPCBレイヤー間で移動すると、その信号は歪むことがあります。信号レイヤーの使用がスタブの存在を引き起こし、そのスタブが長い場合、その歪みは顕著になる可能性があります。

これらのスタブは、製造が完了した後に、やや大きなドリルでそれらの穴を再ドリリングすることによって取り除くことができます。穴は制御された深さまでバックドリリングされ、ビアによって使用された最後のレイヤーに近いですが、触れないようにします。製造と材料のバリエーションを考慮して、良い製造業者は7ミルのスタブを残して穴をバックドリルすることができ、理想的には残りのスタブは10ミル以下になります。

   
特定の深さまでオーバーサイズのドリルビットで穴を再度ドリリングすることにより、ビアバレルの使用されていない部分が取り除かれ、この信号経路の整合性が向上します。

バックドリリングは、Layer Stack Manager'のToolsメニューで有効にされ、レイヤースタックマネージャーのBack Drillsタブで設定されます。