Blind vs. vergrabene Vias in PCBs: Hauptunterschiede, Herstellung und Anwendungen

Da PCB-Designs durch 5G, Wearables und Hochleistungsrechner dichter werden, war der Bedarf an raumeffizienten Durchgängen noch nie größer.Traditionelle Durchlöcher (die das gesamte PCB durchbohren) verschwenden wertvolle Immobilien und stören Signalwege in mehrschichtigen Platten- Blind-Via und Buried-Via: zwei fortschrittliche VIA-Typen, die Schichten verbinden, ohne die gesamte Leiterplatte zu durchdringen, was kleinere, schnellere und zuverlässigere Schaltungen ermöglicht.

Während beide Raumfahrtprobleme lösen, eignen sich ihre einzigartigen Konstruktionen, Herstellungsprozesse und Leistungsmerkmale besser für spezifische Anwendungen.Dieser Leitfaden erläutert die wesentlichen Unterschiede zwischen blinden und vergrabenen DurchläufenEgal, ob Sie ein HDI-Smartphone-PCB oder ein robustes Kraftmodul für Automobile entwerfen, wenn Sie diese Unterschiede verstehen, können Sie die Kosten optimieren.Leistung, und Herstellbarkeit.

Was sind blinde und vergrabene Wege?
Bevor wir uns mit den Unterschieden befassen, ist es wichtig, jede einzelne nach ihrem Typ und ihrem Hauptzweck zu definieren: PCB-Schichten zu verbinden, ohne Platz zu verschwenden oder die Signalintegrität zu beeinträchtigen.

Blindvias: Verknüpfung der äußeren Schichten mit den inneren
Ein Blind-Via ist ein plattiertes Loch, das eine äußere Schicht (oben oder unten der Leiterplatte) mit einer oder mehreren inneren Schichten verbindet, aber nicht das gesamte Brett durchdringt.so dass es unsichtbar von der gegenüberliegenden äußeren Schicht.

Die wichtigsten Merkmale von Blindvias:
a.Zugänglichkeit: Nur von einer äußeren Schicht aus sichtbar (z. B. ist eine oberseitige Jalousien-Via von der unteren Schicht verborgen).
b. Größe: Typischerweise klein (0,1 ∼0,3 mm Durchmesser), lasergebrochen für eine für HDI (High-Density Interconnect) PCBs kritische Präzision.
c.Gewöhnlicher Anwendungsfall: Anbindung einer oberen Schicht BGA (Ball Grid Array) an eine innere Leistungsebene in einer Smartphone-PCB, bei der Durchlöcher andere Komponenten blockieren.

Arten von Blindvias:
a.Einmalige Blindvias: Verbinden Sie eine äußere Schicht mit der ersten angrenzenden inneren Schicht (z. B. Schicht 1 → Schicht 2).
b.Multi-Hop Blind Vias: Eine äußere Schicht mit einer tieferen inneren Schicht verbinden (z. B. Schicht 1 → Schicht 4) erfordert eine sequentielle Lamination (mehr dazu später).

Vergrabene Wege: Nur die inneren Schichten verbinden
Ein vergrabener Durchgang ist ein plattiertes Loch, das zwei oder mehrere innere Schichten verbindet.so dass es von der Oberfläche der PCBs völlig unsichtbar istSchlüsselmerkmale von vergrabenen Wegen:
a.Zugänglichkeit: Keine Exposition gegenüber äußeren Schichten; kann nach der Herstellung nicht überprüft oder repariert werden, ohne das PCB zu zerlegen.
b. Größe: Leicht größer als die blinden Durchläufe (Durchmesser 0,2 mm bis 0,4 mm), häufig mechanisch gebohrt, um bei der Produktion in großen Stückzahlen die Kosten zu senken.
c.Gewöhnlicher Anwendungsfall: Anbindung der inneren Signallagen in eine 12-schichtige Automobil-ECU (Engine Control Unit), wobei die äußeren Schichten für Steckverbinder und Sensoren reserviert sind.

Arten von vergrabenen Durchgängen:
a.Angrenzende vergrabene Schichten: Verbinden zwei benachbarte innere Schichten (z. B. Schicht 2 → Schicht 3).
b.Nicht benachbarte vergrabene Schichten: Nicht benachbarte innere Schichten (z. B. Schicht 2 → Schicht 5) ̇ müssen während der Lamierung sorgfältig ausgerichtet werden.

Blind vs. vergrabener Weg: Nebenvergleich
Die nachstehende Tabelle zeigt die wesentlichen Unterschiede zwischen Blinden- und Vergrabenen-Vias in Bezug auf Herstellungs-, Leistungs- und Anwendungsmetriken, die für die Auswahl des richtigen Typs für Ihr Design unerlässlich sind.

Herstellungsprozesse: Wie Blinde und Vergrabene Vias hergestellt werden
Der größte Unterschied zwischen Blind- und Buried-Vias liegt in ihren Herstellungsvorgängen, die jeweils auf ihre einzigartigen Schichtverbindungen zugeschnitten sind.Das Verständnis dieser Prozesse hilft, Kostenunterschiede und Designbeschränkungen zu erklären..
Herstellung von Blindvias
Blinde Schläuche erfordern Präzisionsbohrungen und sequentielle Lamination, um sicherzustellen, dass sie an der richtigen Innenschicht anhalten.
1.Vorbereitung der inneren Schicht:
Beginnen Sie mit einer inneren Grundschicht (z. B. Schicht 2) mit vorgebildeten Kupferspuren.
Auf die Schicht 2 wird eine dünne dielektrische Schicht (Prepreg) aufgetragen, um sie von der äußeren Schicht (Schicht 1) zu trennen.
2- Blindbohrung:
Verwenden Sie einen UV-Laser mit einer Wellenlänge von 355 nm, um durch die äußere Schicht (Schicht 1) und den Dielektrikum zu bohren und genau an der Schicht 2 anzuhalten.Durch Laserbohrungen wird eine Tiefenkontrolle von ± 5 μm erreicht, was für die Vermeidung von Durchbruch (Bohrungen durch Schicht 2) entscheidend ist..
Für größere Blinde Durchläufe (≥ 0,3 mm) wird mechanisches Bohren verwendet, das jedoch eine strengere Tiefenüberwachung erfordert.
3.Verunreinigung und Plattierung:
Entfernen Sie Harzstreifen über Wände (durch Plasma-Ätzen), um die Kupferhaftung zu gewährleisten.
Die Via wird mit elektrolösem Kupfer (0,5 μm Basis) geplatzt, gefolgt von elektroplattiertem Kupfer (15 ‰ 20 μm), um einen leitfähigen Pfad zwischen Schicht 1 und Schicht 2 zu schaffen.
4.Sequentielle Lamination (für mehrere Schaltflächen):
Für Blindvias, die sich mit tieferen inneren Schichten verbinden (z. B. Schicht 1 → Schicht 4), wiederholen Sie die Schritte 1?? 3: fügen Sie eine weitere dielektrische Schicht hinzu, bohren Sie eine zweite Blinde über von Schicht 2 auf Schicht 3, Platte,und wiederholen, bis man die Schicht 4 erreicht hat.
Sequentielle Lamination erhöht die Kosten, ermöglicht aber komplexe Schichtverbindungen in HDI-PCBs.
5.Außenschichtveredelung:
Auf die äußere Schicht wird eine Lötmaske aufgetragen, wobei der Blind durch die Öffnung für das Löt der Bauteile freigelegt bleibt.

Herstellung von Vergrabenen Vias
Vor dem Hinzufügen der äußeren Schichten werden die vergrabenen Durchläufe hergestellt, so dass sie zwischen den inneren Schichten verborgen bleiben.
1- Innerer Schicht Stackup:
Wählen Sie die zu verbundenen inneren Schichten aus (z. B. Schicht 2 und Schicht 3).
2- Vergrabene Bohrungen:
Durchbohren der gestapelten inneren Schichten (Schicht 2 → Schicht 3) mit einem mechanischen Bohrer (für ≥ 0,2 mm) oder Laser (für ≤ 0,2 mm).Die Bohrmaschine muss sich perfekt mit den Via Pads auf beiden Schichten ausrichten, daher die ±3 μm Toleranz..
3.Plattierung und Entfleckung:
Entflechten Sie durch Wände und Platte mit Kupfer, wodurch ein leitfähiger Pfad zwischen Schicht 2 und Schicht 3 entsteht.
4.Lamination:
Auf beiden Seiten des über den Stapel vergrabenen (Schicht 2 ̇3) dielektrischen Schichten (Prepreg) hinzufügen.
Lamination der äußeren Schichten (Schicht 1 und Schicht 4) auf dem Dielektrikum und vollständige Verkapselung des vergrabenen Via.
5.Verarbeitung der Außenschicht:
Die äußeren Schichten (Schicht 1 und 4) müssen nach Bedarf geformt und plattiert werden.

Hauptherausforderung: Ausrichtung
Bei der Lamination ist die genaue Ausrichtung der inneren Schichten erforderlich.Die Hersteller verwenden für die Ausrichtung von Fiduziamarken (1mm Kupferziele) und automatisierte optische Inspektion (AOI).

Kritische Leistungsunterschiede: Wann man blind oder begraben wählt
Neben der Fertigung unterscheiden sich Blind- und Buried-Vias in Signalintegrität, thermischem Management und Kostenfaktoren, die die Anwendungsentscheidungen beeinflussen.
1. Signalintegrität: Vergrabene Strecken haben den Vorteil
Die Integrität des Signals ist für Hochfrequenzkonstruktionen (5G, PCIe 6.0) von entscheidender Bedeutung, bei denen über Stubs (unnötig über Länge) und Exposition der äußeren Schicht Lärm und Verlust verursachen.
a.Blind-Vias: Kurze Signalbahnen (keine Vollplattendurchdringung) verringern die Stumpfläche um 50~70% gegenüber Durchlöchern.die Exposition gegenüber äußeren Schichten macht sie anfällig für elektromagnetische Störungen (EMI) von nahegelegenen Bauteilen.
Anwendungsfall: 5G-Smartphone-Antennen (28 GHz), bei denen der Platz knapp ist, aber EMI mit Abschirmung verwaltet werden kann.
b.Buried Vias: Keine Exposition der äußeren Schicht beseitigt EMI-Risiken, und ihr vollständig geschlossenes Design minimiert die Signalreflexion.Sie sind die beste Wahl für Ultra-Hochfrequenzsignale (≥ 40 GHz) wie Luft- und Raumfahrtradar.
Anwendungsfall: Satellitentransceiver, bei denen ein Signalverlust von 0,1 dB die Kommunikationsreichweite um Kilometer verringern kann.

Datenpunkt: Eine Studie des IPC ergab, dass begrabene Via den Einsatzverlust bei 40 GHz um 0,3 dB/Zoll verringern, verglichen mit blinden Via, was ausreicht, um die Abdeckung der 5G-Basisstation um 10% zu erhöhen.

2- Thermisches Management: Vergrabene Durchläufe zur Isolierung, Blind für die Übertragung
Die thermische Leistungsfähigkeit hängt davon ab, ob die Wärme durch die Schleife von oder zu den äußeren Schichten bewegt werden muss.
a. Blindvias: Verbinden Sie die Wärmequellen der äußeren Schicht (z. B. eine LED auf der Oberseite) mit den inneren Kupferflächen, wodurch die Wärme von den Komponenten abgeführt wird.
Anwendungsfall: Hochleistungs-LED-Wearables, bei denen die LED (Außenschicht) Wärme erzeugt, die in eine innere thermische Ebene gebracht werden muss.
b.Buried Vias: Isolieren der Wärme der inneren Schicht (z. B. eines inneren Leistungsverstärkers) von den äußeren Schichten und verhindern, dass Wärme sensible Komponenten wie Sensoren erreicht.
Anwendungsfall: Automobil-ADAS-Sensoren, bei denen innere Stromschichten Wärme erzeugen, die Kamera- oder Radarsignale stören könnte.

Ein Beispiel aus der realen Welt: Eine Automobil-EKU, die für die inneren Leistungsschichten vergrabene Durchgänge verwendet, reduziert die Temperaturen der äußeren Schicht um 12 °C und verlängert die Lebensdauer des Sensors um 30%.

3Kosten: Blinde Wege sind sparsamer
Die Kosten für eingeborgte Durchläufe sind aufgrund der Komplexität der Herstellung um 25 bis 30% höher als für Durchläufe, während die Kosten für blinde Durchläufe um 15 bis 20% höher sind.
a.Blind Vias: Laserbohrung und einstufige sequentielle Lamination sind weniger arbeitsintensiv als die Vergissung. Bei HDI-PCBs in kleinen Chargen (z. B. 100-Einheit-Prototypen) sparen Blind-Vias (500 ‰) 1,000 vs.. begraben.
b.Buried Vias: erfordern eine präzise Ausrichtung der inneren Schicht und eine mehrstufige Lamination, was die Arbeitskosten und Materialkosten erhöht.wenn die Einrichtungskosten auf mehrere Platinen verteilt sind.

Kosten Tipp: Für Entwürfe, die beides benötigen, verwenden Sie "blind-buried" Kombinationen (z.B. ein blind via von Layer 1 → Layer 2 und ein buried via von Layer 2 → Layer 3) um Leistung und Kosten auszugleichen.

Anwendungsgebiete: Blinde und vergrabene Wege
Jeder dieser Typen dominiert in bestimmten Branchen aufgrund seiner Leistungsfähigkeit und seiner Platzersparnis.

Blind-Vias: HDI und miniaturisierte Elektronik
Blinde Durchläufe sind hervorragend bei Entwürfen, bei denen Platz die oberste Priorität hat und der Zugang zur äußeren Schicht erforderlich ist.
a. Verbraucherelektronik:
Smartphones (z. B. iPhone 15 Pro): Blind-Vias verbinden die oberen BGA-Schichten (0,4 mm Abstand) mit den inneren Leistungsebene, wodurch 20% mehr Komponenten auf demselben Raum platziert werden.
Wearables (z. B. Apple Watch): Kleine Blindvias (0,1 mm) ermöglichen dünne PCBs (0,5 mm dick), die sich an Handgelenke anpassen.
b.5G-Module:
Die mmWave-Antennen (2860GHz) verwenden Blind-Vias, um Antennenelemente der äußeren Schicht mit inneren Signalschichten zu verbinden, wodurch der Signalverlust minimiert wird.

Vergrabene Vias: Hochschicht- und robuste Anwendungen
Die eingegrabenen Durchläufe eignen sich ideal für mehrschichtige Leiterplatten, bei denen die Verbindungen der inneren Schicht kritisch sind und die äußeren Schichten für externe Komponenten reserviert sind.
a.Automotive Elektronik:
EV-Wechselrichter (12-Schicht-PCBs): Vergrabene Durchgänge verbinden innere Leistungsschichten (600V), um zu vermeiden, dass Hochspannungswege auf äußeren Schichten freigelegt werden.
ADAS-ECU: Vergrabene Durchgänge isolieren die inneren Signallagen von den äußeren Sensoren und verringern so die EMI-Störungen.
b.Flug- und Raumfahrt:
Radarsysteme (8 ′′16-Schicht-PCBs): Vergrabene Durchgänge verarbeiten 40 GHz+ Signale mit minimalem Verlust, was für die militärische Überwachung von entscheidender Bedeutung ist.
Avionik: Das eingeborgte Via-Schließkonzept widersteht Vibrationen (20G) und extremen Temperaturen (-55°C bis 125°C) und erfüllt die MIL-STD-883-Standards.
c. Medizinprodukte:
MRT-Maschinen: Vergrabene Via vermeiden EMI von Komponenten der äußeren Schicht und gewährleisten klare Bildsignale (10 ̊30 GHz).

Häufige Herausforderungen und wie man sie lindert
Sowohl blinde als auch vergrabene Durchläufe stellen Herausforderungen für die Fertigung dar.
1Blind durch Herausforderungen
a. Durchbruch: Das Laserbohren zu tief durchdringt die Zielinnerschicht und erzeugt einen Kurzschluss.
Lösung: Verwenden Sie inline Lasertiefenmessgeräte (Genauigkeit ± 1 μm) und Prüfkuponen zur Validierung der Bohrparameter.
b. Durchfüllung: Nicht gefüllte Blind-Vias fangen beim Montieren das Lötmittel ein und verursachen Gelenkfehler.
Lösung: Füllen Sie die Durchläufe mit Kupfer oder Epoxid (VIPPO-Via-in-Pad Plated Over) für eine flache Oberfläche.

2- Vergraben durch die Herausforderungen.
a. Ausrichtungsfehler: Verschiebungen der inneren Schicht trennen die Leitung von einer Schicht.
Lösung: Verwenden Sie hochpräzise Laminationspressen (Toleranz von ± 3 μm) und Treuhandmarkierungen zur Echtzeit-Ausrichtung.
b.Offene Schaltkreise: Nach der Fertigung ist es unmöglich, Plattierungshöhle in vergrabenen Durchgängen zu reparieren.
Lösung: Vor der Lamierung durch Röntgenuntersuchung durch Plattierung überprüfen; Platten mit > 2% Hohlräumen ablehnen.

3. Best Practices entwickeln
a.Befolgen Sie die IPC-Standards: IPC-6012 (PCB-Qualifikation) und IPC-2221 (Designstandards) definieren durch Größen und Abstände ein Minimum.
b.Vermeiden Sie Überkomplizierung: Verwenden Sie bei Möglichkeit Single-Hop Blind Vias anstelle von Multi-Hop, um die Kosten zu senken.
c.Partner mit Experten:Wählen Sie Hersteller (wie LT CIRCUIT) mit spezialisierten Laserdroh- und Sequenzlaminierungsfähigkeiten, die Ihnen Feedback über DFM (Design for Manufacturability) zur Optimierung Ihres Designs liefern können.

Häufig gestellte Fragen
F: Kann ein einzelnes PCB sowohl blinde als auch vergrabene Durchläufe verwenden?
A: Ja, PCBs mit Blind-Burierung sind in komplexen Konstruktionen üblich (z. B. 12-Schicht-Automotive-ECUs).und eine vergrabenen über verbindet Schicht 2 zu Schicht 5 (innere), Raum und Leistung zu optimieren.

F: Sind Blindvias für Hochleistungs-PCBs (z. B. 100W+) geeignet?
A: Ja, aber sie benötigen größere Durchmesser (≥ 0,2 mm) und Kupferfüllung, um hohe Ströme zu bewältigen.mit einer Leistung von mehr als 50 W und einer Leistung von mehr als 50 W,.

F: Warum sind begrabene Durchläufe teurer als blinde Durchläufe?
A: Vergrabene Durchläufe erfordern zusätzliche Schritte zur Ausrichtung der inneren Schicht, spezialisierte Lamination und Röntgenuntersuchung zur Überprüfung der Verbindungen, was zu Arbeitskosten und Materialkosten führt.,Diese Kosten werden durch eine verbesserte Leistung ausgeglichen.

F: Können vergrabene Durchläufe repariert werden, wenn sie versagen?
A: Zwischen den inneren Schichten sind keine vergrabenen Durchläufe eingeschlossen, so dass die Reparatur der PCB (die sie zerstört) dekonstruiert werden muss.Deshalb ist eine Röntgenuntersuchung vor der Lamination von entscheidender Bedeutung, um Mängel frühzeitig zu erkennen..

F: Was ist die Mindestgröße für blinde und vergrabene Durchläufe?
A: Laserbohrte Blinde Durchläufe können so klein wie 0,1 mm (4 mil) sein, während begrabene Durchläufe (laserbohrte) bei 0,15 mm (6 mil) beginnen.

Schlussfolgerung
Blinde und vergrabene Durchläufe sind beide für das moderne PCB-Design essentiell, aber ihre Unterschiede in Schichtverbindung, Herstellung und Leistung machen sie für unterschiedliche Anwendungsfälle geeignet.Blinde Durchläufe glänzen in HDIBei der Anwendungsweise von "Buried Vias" werden die Anwendungen von "High-Layer", robusten Anwendungen, bei denen Signalintegrität, thermische Isolierung,und EMI-Widerstand sind kritisch.

Der Schlüssel zum Erfolg besteht darin, Ihre Wahl mit den Prioritäten Ihres Designs in Einklang zu bringen: Raum, Kosten, Signalfrequenz und Umwelt.und die Nutzung fortschrittlicher Inspektionswerkzeuge, können Sie das volle Potenzial dieser Produkte ausschöpfen, indem Sie PCB-Typen erstellen, die den Anforderungen von 5G, Automobil- und Luft- und Raumfahrtinovationen entsprechen.