Warum sind Vias schlecht?

Ich entwerfe eine Leiterplatte mit EAGLE und sah, dass versucht wurde, die Anzahl der Durchkontaktierungen durch die Leiterplatte zu begrenzen.

  • Warum willst du weniger Vias?
  • Warum sind sie schlecht?
  • Bringen sie zusätzliche Herstellungskosten mit sich oder sind sie für Niederfrequenz- und Low-Power-Lösungen in Ordnung?

Antworten (4)

Ich denke, das Hauptproblem ist: Durchkontaktierungen könnten erheblichen Platz von anderen Komponenten einnehmen, daher ist eine größere Platine erforderlich.

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Auf dem ersten Bild erlauben uns TH-Durchkontaktierungen nur vier Pads zu platzieren. Aber mit einem blinden Via oder ohne Via haben wir Platz für sechs (oder mehr, wenn wir mehr Reihen haben) Pads. Hier könnte ein größeres BGA-Bauteil platziert werden. Quelle

Und am Ende bedeutet reduzierte Größe reduzierte Kosten.

Aber um die Vias ein wenig zu verteidigen:
 Es gibt Fälle, in denen sie nützlich sind. Beispielsweise könnten bei Komponenten mit hoher Verlustleistung thermische Vias verwendet werden, um die Wärmeableitung zu unterstützen, indem sie zu großen Kupfergüssen geführt werden.

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Alles in allem ist es sehr anwendungsspezifisch und kann sowohl Vor- als auch Nachteile haben. Es liegt an Ihnen, die Balance zu finden.

Vergessen Sie nicht über Induktivität und Widerstand. Ich habe Eagle schon lange nicht mehr benutzt, daher kenne ich seine aktuellen "Designregeln" nicht, aber wenn es sie auch pro Signal anwendet, könnte ein Grund sein, dass ein kleiner Umweg für hohen Strom oder hohe Frequenz (bzw schlimmer: beides) ist besser als durch zwei Vias zu springen, da die Mathematik bezüglich Zahlen und Nähe zu anderen dort teilweise sehr komplex ist. Da Sie den Rest so gut und übersichtlich formuliert haben, belasse ich es hier als kleine Pro-Signal-Notiz.
Außerdem ist die Beschichtungsdicke auf Durchkontaktierungen sehr dünn, sodass sie viel Widerstand hinzufügt und nicht viel Strom führen kann. Um über ein TH-Via Strom von einer Seite einer Platine auf die andere zu bringen, bräuchten Sie mehrere davon, nur um den Strom zu bewältigen. Auch dies würde Platz verschwenden. Auch wegen ihrer Induktivität/Widerstand sind sie nicht gut für die Übertragung von Hochfrequenzsignalen geeignet. Die Verwendung von Vias kann zu Signalintegritätsproblemen führen. Scheuen Sie sich nicht, Durchkontaktierungen zu verwenden, aber verwenden Sie sie nur, wenn sie unbedingt erforderlich sind.
@derstrom8 Ich verwende es für Signale mit ca. 60 Hz und 5 V 100 mA. Ich nehme an, dass Durchkontaktierungen dafür in Ordnung sind?
@rhbvkleef Immer wenn ich daran denke, Durchkontaktierungen zu verwenden, verwende ich den Online-Rechner: circuitcalculator.com/wordpress/2006/03/12/pcb-via-calculator . Ich gebe die Größe der Vias ein, die ich verwenden möchte, und es sagt mir, wie viel Strom es führen kann, seinen Widerstand und ein paar andere Spezifikationen. Ich empfehle es sehr. Ich würde mir keine allzu großen Sorgen um ein 60-Hz-Signal durch ein Via machen, aber ich würde trotzdem den Widerstand im Auge behalten. Mehr Durchkontaktierungen auf einem Signal = weniger Widerstand = bessere Signalqualität
Durchkontaktierungen auf einer billigen Platine (niedrige Tg), die Reflow durchlaufen, neigen zum Brechen, da die Z-Achsen-Ausdehnung bis zu 300 ppm über Tg betragen kann; je länger über Tg, desto höher die Schadenswahrscheinlichkeit. Siehe IPC4101 für typische Tg-Werte für verschiedene Standards.

Ich würde nicht sagen, dass Vias schlecht sind. Sie sind nicht!

Eine nützliche Möglichkeit zur Verwendung von Vias besteht darin, HF-Energie in einer HF-Platine abzuschirmen, eine Technik, die als Via-Stitching bezeichnet wird:

Querschnitt einer Leiterplatte im Vergleich einer Platine mit und ohne Via-Stitching

Draufsicht auf das gleiche Board

Ich mag diese Idee, aber nicht nützlich für meine Anwendungen
Oft sind jedoch die anderen Durchkontaktierungen die QUELLE der EMI, die durch die zusammengefügten Durchkontaktierungen vereitelt werden.

Dies ist nur einer der Parameter, mit denen Sie den Autorouter optimieren können. Durchkontaktierungen fügen ein wenig Kosten beim Bohren hinzu (auch wenn dies möglicherweise nicht explizit auf der Rechnung angegeben ist), sie nehmen Platz ein, und wenn andere Dinge gleich sind, ist es besser, wenn eine Route auf derselben Ebene bleibt.

Ich kann mir vorstellen (aber ich bin mir nicht sicher), dass ein Via nur ein bisschen weniger zuverlässig ist als eine einfache Kupferspur.

In Bezug auf die Zuverlässigkeit besteht das Problem in der Montage, nicht befestigte Durchkontaktierungen, insbesondere Durchkontaktierungen, die zu Ebenen oder Fettspuren führen, neigen dazu, Lot von einem Pad wegzusaugen, was zu QC-Problemen während der PCBA führt. Das Aufsaugen von Lot ist ein großes QC-Problem für BGA-Teile, bei denen die visuelle Inspektion der Verbindungen schwierig ist.

Bei Hochgeschwindigkeitsbussen führen Vias zu Impedanzfehlanpassungen und verursachen Reflexionen.

Durchkontaktierungen können auch keinen hohen Strom vertragen. Für Hochstromebenen werden mehrere Durchkontaktierungen benötigt. Dies wird offensichtlich den Abstand vergrößern.

Aus diesem Grund werden für Hochgeschwindigkeitsbusse und zugehörige Erdungen viele, viele Durchkontaktierungen in einem „Nähmuster“ verwendet, um Impedanz und ESR so niedrig wie möglich zu halten. Auf High-Density-SMD-Boards sind sie ein notwendiges Übel. Schauen Sie sich ein beliebiges Computer-Motherboard an.
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