Was bedeutet Via-in-Pad?#
Elektronische Geräte werden kleiner, komplexer und funktionsreicher. Entsprechend steigt die erforderliche Verdrahtungsdichte auf der Leiterplatte. Via-in-Pad ist eine Möglichkeit, diesen Platzbedarf zu bewältigen.
Dabei liegt die Durchkontaktierung direkt im Anschluss-Pad eines Bauteils und verbindet es mit den Innenlagen. Die Leiterbahn muss also nicht erst aus dem Pad heraus zu einer danebenliegenden Via geführt werden.
So werden Via-in-Pad-Bohrungen gefüllt
Üblicherweise werden die Vias mit nichtleitendem Epoxidharz gefüllt, verschlossen und anschließend übermetallisiert. Das verhindert, dass Lot in die Bohrung abfließt und fehlerhafte Lötstellen entstehen. Eine vollständige, kontrollierte Füllung begrenzt Hohlräume und unterstützt eine gleichmäßige Metallisierung. Davon zu unterscheiden ist das Tenting: Hier deckt lediglich die Lötstoppmaske die Viaöffnung ab.
Wichtige Entwurfsregeln
Die Viaabmessungen müssen zu den Anforderungen an Widerstand und parasitäre Kapazität passen. Die Position beeinflusst Störeinkopplung und Reflexionen; ein geeigneter Restring unterstützt elektrische Verbindung und Wärmefluss. Auch Lötstoppmaske und Bohrungsbehandlung sind auf den Fertigungsprozess abzustimmen, damit kein Lot unkontrolliert in die Via gelangt und keine Hohlräume oder Lotkugeln entstehen.
Leiterplattenfertigung bei PCBPit ansehen →
Wann sich Via-in-Pad im Layout lohnt#
Via-in-Pad ist nicht für jedes Layout die beste Wahl. Besonders bei folgenden Anforderungen kann sich das Verfahren anbieten:
Höhere Packungsdichte#
Wenn Bauteile und Leiterbahnen auf engem Raum untergebracht werden müssen, spart die im Pad liegende Via zusätzliche Kontaktierungsflächen daneben und schafft Routingkanäle.
Bessere Wärmeabfuhr#
Bei stark erwärmten Bauteilen, etwa Leistungshalbleitern, kann eine direkte thermische Verbindung zur Kupferfläche die Wärmeableitung unterstützen.
Verbesserte elektrische Anbindung#
Die kurze Verbindung zwischen Bauteil und Innenlage kann einen niederimpedanten Strompfad ermöglichen.
Hochfrequenzanwendungen#
In HF-Schaltungen kann Via-in-Pad helfen, die Anschlussimpedanz zu beherrschen und die Signalintegrität zu verbessern.
Dem stehen eine aufwendigere Fertigung, höhere Kosten und mögliche thermische Beanspruchungen gegenüber. Entscheidend sind deshalb immer die konkreten Anforderungen und Grenzen des jeweiligen Designs.
Fertigungsoptionen für Via-in-Pad#
Via-in-Pad verkürzt das Escape-Routing und unterstützt BGAs mit feinem Raster. Eine offene Via kann jedoch Lot aus der Lötstelle ziehen. In Serienunterlagen werden daher häufig Füllung, Planarisierung und Kupferabdeckung festgelegt, damit eine zuverlässig lötbare Anschlussfläche entsteht.
- Viatyp, Enddurchmesser, Füllstoff, Planarisierung und Deckkupfer definieren.
- Klären, ob IPC-4761 Typ VII oder ein anderer vereinbarter Aufbau verlangt wird.
- Mikroviatiefe und Stapelung mit dem qualifizierten sequenziellen Laminierprozess abstimmen.
- Die Oberflächenebenheit für BGA- und unterseitig kontaktierte Bauteile beherrschen.
- Röntgen- und Schliffbildkriterien an das Produktrisiko anpassen.
Häufig gestellte Fragen#
Muss jede Via im Pad gefüllt werden?
Nein. Offen liegende Lötpads benötigen aber meist gefüllte und überkupferte Vias, damit kein Lot abfließt und keine Hohlräume entstehen. Für Thermal-Pads kommen auch andere qualifizierte Lochbilder infrage.
Kann Via-in-Pad die Leiterplatte verkleinern?
Ja. Es schafft Routingkanäle und kann schnelle Signalpfade oder thermische Verbindungen verbessern. Dafür steigen Fertigungskosten und Anforderungen an die Prozesskontrolle.
Lassen sich Mikrovias stapeln?
Ja, aber gestapelte Strukturen erfordern eine Herstellerqualifikation und eine Zuverlässigkeitsbewertung. Versetzte Mikrovias können das Risiko verringern, sofern das Layout dies zulässt.