PCB上のビアオブジェクトの操作

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上層（赤）から下層（青）へとスパンし、内部の電源プレーン（緑）にも接続するビア。

概要

ビアは基本的な設計オブジェクトです。これは、PCBの2つ以上の電気層間で垂直方向の電気的接続を形成するために使用されます。ビアは三次元オブジェクトであり、Z平面（垂直方向）にバレル形状の本体を持ち、各（水平方向の）銅層に平らなリングがあります。ビアのバレル形状の本体は、基板がドリルで穿孔され、製造中にスループレートされるときに形成されます。XおよびY平面では、ビアは丸いパッドのように円形です。ビアとパッドの主な違いは、ビアがボードのすべての層（上から下まで）をまたぐことができるだけでなく、表面層から内部層へ、または2つの内部層間をまたぐこともできる点です。

可用性

ビアは、PCBエディタとPCBライブラリエディタの両方で、以下の方法で配置することができます：

• メインメニューからPlace » Viaをクリックします。
• 配線ツールバー上のボタンをクリックします。
• 設計スペースの上部にあるアクティブバーのドロップダウンでビアボタン()をクリックします。（アクティブバーのボタンをクリックして押し続けると、他の関連コマンドにアクセスできます。一度使用されたコマンドは、そのセクションのアクティブバーの最上部の項目になります。）
• 設計スペースで右クリックし、コンテキストメニューからPlace » Viaコマンドを選択します。

配置

コマンドを起動した後、カーソルが十字線に変わり、配置モードに入ります：

1. カーソルを位置づけ、クリックまたはEnterを押してビアを配置します。
2. さらにビアを配置するか、右クリックまたはEscを押して配置モードを終了します。

配線中のビアの自動配置

ネットがインタラクティブに配線されているとき、数値キーパッドの * キーを押すことで、利用可能な信号層を切り替えることができます。または、Ctrl+Shift+マウスホイールの回転の組み合わせを使用して、信号層を移動します。これが行われると、ソフトウェアは適用される配線ビアスタイル設計ルールに従って自動的にビアを配置します。複数のビアスタイル設計ルールを定義でき、異なるネットに異なるビアサイズを割り当てることができることに注意してください。

デフォルト設定と設計ルール

ビアがフリースペースに配置される場合、ソフトウェアは配置中に配線スタイル設計ルールを適用することができません。この状況では、デフォルトのビアが配置されます。

グラフィカル編集

ビアは、その位置以外のプロパティをグラフィカルに変更することはできません。

• ビアを移動して接続されたトラックも一緒に移動するには、クリックして保持したままビアを移動します。接続された配線は、ビアが移動してもビアに接続されたままです。
• PCBエディターやPCBライブラリエディターで、接続されたトラックを動かさずにビアを移動するには、Edit » Move » Moveコマンドを選択し、クリックして保持したままビアを移動します。

オブジェクトのロックプロパティが有効になっている状態でグラフィカルに修正しようとすると、編集を進めるための確認ダイアログが表示されます。設定ダイアログのPCBエディタ - 一般ページでロックされたオブジェクトの保護オプションが有効になっており、その設計オブジェクトのロックオプションも有効になっている場合、そのオブジェクトは選択やグラフィカルな編集ができません。ロックされたオブジェクトをクリックして選択し、リストパネルでロックプロパティを無効にするか、ロックされたオブジェクトの保護オプションを無効にしてオブジェクトをグラフィカルに編集してください。

非グラフィカル編集

以下の非グラフィカル編集方法が利用可能です。

ビア ダイアログまたはプロパティ パネルを通じての編集

プロパティ ページ： ビアのプロパティ

この編集方法は、関連するビアダイアログとプロパティパネルを使用して、ビアオブジェクトのプロパティを変更します。

 
左側のビアダイアログと右側のプロパティパネルのビアモード。

配置中に、プロパティパネルのビアモードにアクセスするには、Tabキーを押します。ビアが配置されると、すべてのオプションが表示されます。

配置後、Viaダイアログには以下の方法でアクセスできます：

• 配置されたViaオブジェクトをダブルクリックします。
• Viaオブジェクトの上にカーソルを置き、右クリックしてからコンテキストメニューからプロパティを選択します。

配置後、Viaモードのプロパティパネルには、以下のいずれかの方法でアクセスできます：

• プロパティパネルが既にアクティブな場合、Viaオブジェクトを選択します。
• Viaオブジェクトを選択した後、デザインスペースの右下にあるパネルボタンからプロパティパネルを選択するか、またはメインメニューから View » Panels » Propertiesを選択します。

パネルで現在使用されている計測単位を切り替えるには、Ctrl+Qを押してください。これはメトリック（mm）とインペリアル（mil）の間で切り替えます。これはパネル内の計測表示にのみ影響し、ボードに指定された計測単位を変更するわけではありません。計測単位は、編集デザインスペースにオブジェクトが選択されていないときに、Units設定のPropertiesパネルで設定されます。

複数オブジェクトの編集

プロパティパネルは、現在選択されているすべてのオブジェクトで同一のプロパティ設定を変更できる複数オブジェクトの編集をサポートしています。同じオブジェクトタイプの複数が手動で選択される場合、類似オブジェクトを検索ダイアログやフィルター、リストパネルを通じて、アスタリスク(*)として表示されていないプロパティパネルのフィールドエントリは、選択されたすべてのオブジェクトに対して編集可能です。

リストパネルを通じた編集

リストパネルを使用すると、1つ以上のドキュメントの設計オブジェクトを表形式で表示し、オブジェクト属性の迅速な検査と変更を可能にします。フィルターパネルと組み合わせて使用することで、アクティブなフィルターの範囲に該当するオブジェクトのみを表示し、より正確かつ効率的に複数の設計オブジェクトを対象として編集することができます。

ビアの取り扱い

ビアは配線の重要な要素です。このセクションでは、ビアの取り扱いに関する貴重な情報を提供します。

スルーホール、ブラインドビア、バリードビア

デフォルトでは、ビアはトップレイヤーからボトムレイヤーまでを貫通することになっており、これをスルーホールビアと呼びます。マルチレイヤーボードでは、ビアは他のレイヤーを貫通することも可能です。ビアが貫通できるレイヤーは、ボード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。マルチレイヤーボードを製造する従来のアプローチは、薄い両面ボードのセットを作り、それらを熱と圧力の下でサンドイッチ状にしてマルチレイヤーボードを形成することです。

下の画像は、左側のレイヤー名で示されているように、6層ボードを示しています。このボードは、まず3枚の両面ボード（トップ-プレーン1、ミッド1-ミッド2、プレーン2-ボトム）として製造されます。これは、ハッチングされたコアレイヤー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をドリル加工でき、表層から内層にかけてビアがある場合にはブラインドビア（ビア番号1）として知られ、内層から別の内層にかけてビアがある場合にはバリードビア（ビア番号2）として知られます。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ドリル加工されます（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。

もう一つの多層基板製造技術には、ビルドアップ技術と呼ばれるものがあります。これは、二重面基板や従来の多層基板の上に、一層ずつ層を追加していく方法です。この技術を使用すると、ビルドアッププロセス中に各層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、結果として多数の層ペアを跨ぐことが可能になります。各ビアに使用される層ペアは、ビアの開始層と終了層の設定によって定義されます。

マイクロビア

IPC-2226A に従ったマイクロビア (またはビルドアップビア) (μVia) の定義は、下の画像に従って測定した場合の最大アスペクト比が 1:1 のブラインド構造で、ターゲット ランドで終端または貫通し、合計深さ (X) が 0.25 mm [9.84 mil] 以下で、構造物のキャプチャー ランド フォイルからターゲット ランドまで測定されます。

µVias（マイクロビア）は、高密度インターコネクト（HDI）設計において、層間の接続に使用され、先進的なコンポーネントパッケージやボード設計の高い入出力（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や多層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。

複数の層を通るパスが必要な場合、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、マイクロビアの外層の構造サポートを提供するために、電鋳銅で充填されます。

サポートされるマイクロビアの種類

• このソフトウェアは、隣接する層から別の層へ移動するµViaをサポートしています。
• サポートされているもう一つのタイプのµViaはSkip µViaと呼ばれ、隣接する層をスキップして、その次の銅層に着地します。
• Viaのタイプは、下の画像に示されているように、レイヤースタックマネージャーで定義された層のスパンに基づいて自動的に検出されます。
• 複数の層を通過する場合、µViasは自動的に積み重ねられます。

はんだマスクの拡張

はんだマスクの開口部は、ソフトウェアによってビアと同じ形で自動的に作成されます。この開口部は、マスク拡張設定によって定義されたビア自体よりも大きく（正の拡張値）または小さく（負の拡張値）することができます。拡張は銅の外縁から測定されます。ビア上のはんだマスク開口部は、ビアの銅領域よりもわずかに大きく、銅領域を覆うがドリル穴を覆わないように小さくすることも、完全に閉じることもできます。これをテンティングと呼びます。デフォルトでは、ビアははんだマスク拡張ルールからの拡張値を使用します。必要に応じて、プロパティパネルで手動で値を定義して上書きすることができます。

テンティングという用語は閉じることを意味します。テンティングオプションが有効になっている場合、該当するはんだマスク拡張設計ルールの設定が上書きされ、そのはんだマスク層のビアにはんだマスクの開口部がなくなります。

テストポイント設定

テストポイント領域を使用して、このビアを製造および/または組立のためのテストポイントとして定義します。テストポイントは、PCBの正しい機能をチェックするためにテストプローブが接触できる場所です。任意のパッドやビアをテストポイントとして指名できます。

ビアの表示設定

ビアを扱う際に役立つ多くの表示機能があります。

ビアの色

Viaの色は、表示設定パネルで設定されます。Viaの銅リングは、レイヤーセクションの現在のマルチレイヤー設定に表示されます。Viaホールの色は、システムカラーセクションのViaホール設定に表示されます。また、希望する設定の を切り替えることで、ホールの表示を無効にすることもできます。

左側に示されているのはスルーホールビアです。右側のビアはブラインドビアで、開始層と終了層の色で穴が示されています。

ビアとはんだマスク

PCBエディターにおけるレイヤーのデフォルト表示は、常にマルチレイヤーを最上位レイヤーとして表示することです。これにより、パッドやビアがネガティブマスク拡張を使用している場合、特にはんだマスクレイヤーの内容を正確に表示することが難しくなります。なぜなら、はんだマスクレイヤーの内容がマルチレイヤーオブジェクトの下に消えてしまうからです。これを変更するには、PreferencesダイアログのPCB Editor – Displayページでレイヤー描画順序を変更します。現在のレイヤーを最上位レイヤーとして描画するように設定します。

レイヤー描画順序を変更して現在のレイヤーを最上位に表示することで、トップはんだレイヤーを現在のレイヤーとして設定した場合、マスク開口部が下の画像に示されているように正確に表示されます。緑の矢印は、左側のビアのはんだマスク開口部のサイズ、中央のマスク開口部が縮小されたパッド、右側の開口部が拡大されたパッドを示しています。

はんだマスクの開口部を調べるために表示設定を構成します。

その他のビア表示設定

ビアのネット名を表示するには、表示設定パネルの表示オプションタブの追加オプション領域でビアネットオプションを有効にします。