כשאתה מסתכל על לוח מעגל מודפס (PCB), אתה רואה מוליכי נחושת, פאדים, ולפעמים גם כמה חורים מבריקים.
החורים הקטנים האלה אינם חללים ריקים—אלה וִיָות (Vias), אחד המרכיבים החשובים בלוחות רב־שכבתיים.
ויות מחברות שכבות נחושת זו לזו ומאפשרות לאותות, להספק ולחום לעבור דרך הלוח.
המדריך הזה מסביר מהי ויה, אילו סוגים יש, איך ממדלים נכון, מתי לכסות בטנטינג או למלא, ואיך לשפר אמינות.
מהי ויה (PCB Via)?
ויה היא חור קודח ומצופה נחושת שמחבר חשמלית בין שכבות בלוח.
שלושת חלקי הוויה:
- Barrel (גליל מצופה): הדופן הנחושתית בתוך החור.
- Pads (פאדים): טבעות נחושת בשכבות שאליהן הוויה מתחברת.
- Antipad (אנטי־פאד): אזור מפונה נחושת בשכבות שאין ליצור בהן חיבור.
ויה מעבירה אותות אנכית בין שכבות, ממש כמו צינור מתכתי זעיר.
Via לעומת PTH: שניהם חורים קודחים ומצופים, אך תפקידם שונה:
- PTH – Plated Through Hole מיועד לרגלי רכיבים/מחברים ולהלחמה.
- Via משמשת רק לחיבור בין שכבות—לא מכניסים דרכה רכיב.
הסוגים העיקריים של ויות
הסוג נקבע לפי היכן הוויה מתחילה ומסתיימת, וכיצד מייצרים אותה.
1) Through-Hole Via – ויה מעבר מלאה
הנפוצה ביותר. עוברת מן הצד העליון לתחתון ויכולה להתחבר לכל השכבות.
יתרונות: פשוטה, זולה, חזקה מכנית.
חסרונות: תופסת שטח ניתוב ועלולה להוסיף פרזיטים בתדרים גבוהים.
2) Blind Via – ויה עיוורת
מחברת שכבה חיצונית לאחת/לכמה שכבות פנימיות בלי לעבור את כל הלוח.
נפוצה ב-HDI וב-BGA כשאין מקום. מקלה על הניתוב ומקצרת מסלולים, אך מחייבת מחזורי למינציה נוספים → עלות גבוהה יותר.
3) Buried Via – ויה קבורה
מחברת שכבות פנימיות בלבד ואינה נראית על פני השטח.
חוסכת שטח עליון/תחתון אך מסבכת את התהליך (למינציה של הפנימיות לפני שאר הסטאק).
4) Microvia – מיקרו-ויה
חור קודח בלייזר בקוטר לרוב < 150 µm (~6 mil).
חיונית ל-HDI ולחיבורי שכבות מוערמים (Stacked) או מדורגים (Staggered).
קצרה ובעלת Aspect Ratio נמוך (~0.75:1) ⇒ אמינות טובה יותר.
5) Via-in-Pad (VIP / VIPPO) – ויה בתוך פאד
ממוקמת ישירות בתוך פאד של BGA/רכיב צפוף.
ממלאים את הוויה ומכסים בנחושת כדי שהפאד יישאר שטוח להלחמה.
חוסך מקום ומשפר הולכת חום, אך דורש מילוי וציפוי מדויקים.
6) Thermal & Stitching Vias – תרמיות ותפירה
תרמיות מעבירות חום מאזורים חמים למשטחי נחושת/קירור.
תפירה (Stitching) מחברת מטגר (GND) או הספק בין שכבות להפחתת EMI ולשילדינג.
נראות לעיתים בשורות סביב אזורי RF או בהיקף הלוח.
7) Backdrilled Vias – קידוח נגדי
הסרת ה-Stub הבלתי מנוצל מוויה מעבר כדי לשפר שלמות אות במהירויות גבוהות (פחות החזרים, Eye Diagram טוב יותר).
מידות, טבעת היקפית (Annular Ring) ו-Aspect Ratio
1) Aspect Ratio (AR) – יחס עובי לקוטר
AR = עובי הלוח / קוטר קידוח.
דוגמה: לוח בעובי 1.6 מ״מ וקידוח 0.20 מ״מ ⇒ AR = 8:1.
AR גבוה קשה יותר לציפוי ורגיש יותר לכשלי תרמו-מחזור.
טווחים שכיחים:
- Through-Hole סטנדרטי: עד ~10:1.
- Microvia: סביב 0.75:1.
- טווח אמין ל-FR-4: 6–8:1.
2) Annular Ring – טבעת היקפית
אזור הנחושת סביב החור בכל פאד.
טבעת מספקת שומרת על מגע חשמלי גם עם סטייה קטנה בקידוח.
סטייה גדולה יוצרת Breakout (שבירת פאד) ועלולה לנתק את המוליך.
מומלץ לרוב 4–6 mil כרוחב טבעת מינימלי לויות סטנדרטיות.
3) הנחיות פרקטיות (לוחות 1.6 מ״מ)
- קוטר סופי: 0.20–0.30 מ״מ (8–12 mil)
- קוטר פאד: קוטר חור + 10–14 mil
- מרווח מינימלי בין ויות: 0.25 מ״מ (10 mil)
תמיד לאמת יכולות עם יצרן ה-PCB—הערכים תלויים בסטאק-אפ ובעובי נחושת.
טנטינג לויות: לכסות או להשאיר פתוח?
1) סגנונות נפוצים
- Tented: הוויה מכוסה לגמרי בלוט-מסק.
- Untented: פתחה נשאר גלוי.
- Plugged/Filled: מילוי החור בשרף/משחה.
- Capped: מילוי + כיפוי נחושת (נדרש ל-VIP/VIPPO).
2) מתי לבחור טנטינג
טנטינג מונע חדירת משחת הלחמה/לכלוך ומגן מחמצון.
יעיל במיוחד עבור ויות קטנות (≤ 12 mil קוטר סופי).
בגדולות עלול לקרוע את המסק וללכוד פלוקס.
המלצה: ליד פאדים צפופים/מתחת ל-BGA—טנטינג.
בויות גדולות או באזורי חום—עדיף Plugged/Filled.
3) דוגמאות
- כן טנטינג: ויות אות קטנות תחת BGA.
- לא טנטינג: ויות הספק > 0.30 מ״מ או נקודות בדיקה למגע בדיקה.
Blind Via ב-HDI: עיקרי הדברים
בליינד ויה היא מרכיב מרכזי ב-HDI ומאפשרת Escape מפאדי BGA בלי להוסיף שכבות.
טיפים:
- להגדיר בבירור שכבות התחלה/סיום (למשל L1–L2, L3–L4).
- להימנע מערימות מרובות של Blind/Buried—כל שכבה מוסיפה למינציה וסיכון חוסר התאמה.
- לשמור קצר ו-AR ≤ 1:1.
תכנון אות וחום: התייחסו לויה כאל רכיב
1) שלמות אות (SI)
כל ויה מוסיפה השראות וקיבול פרזיטיים; במהירויות גבוהות זה מעוות אותות.
הקטן מספר ויות בנתיבים קריטיים, קצר Stubs, ושקול Backdrill.
לזוגות דיפרנציאליים—הקפד על סימטריה באורך ובמיקום הויות.
2) ניהול חום
רכיבי הספק, רגולטורים ו-LEDים יוצרים חום.
רשת Thermal Vias תחת פאד הספק מעבירה חום למשטחי נחושת/קירור.
דוגמה: מטריצה של Ø 0.30 מ״מ, פסיעה 1.0 מ״מ מפזרת חום היטב.
3) GND ושילדינג
Stitching Vias יוצרות נתיב התנגדות נמוכה בין שכבות GND.
טבעת ויות בהיקף הלוח במרווח 1–2 מ״מ משפרת EMI ושיכוך הדלפות.
ייצור ובדיקה
1) Registration – דיוק רישום
עד כמה מיקום החור חופף לפאדים בכל השכבות.
מכונות מודרניות משיגות ±2–3 mil, אך לוחות עבים/מיקרו-ויות מוערמות רגישים יותר.
רישום לקוי מוביל לטבעת דקה ואף לפתיחת מעגל.
2) שיטות בדיקה
- AOI – בדיקה אופטית אוטומטית ליישור פאדים וכיסוי מסק.
- Flying-Probe – בדיקת רציפות בין שכבות.
- X-Ray – לקישורים קבורים או VIP מתחת ל-BGA.
- Microsection – חיתוך לבדיקת עובי הציפוי וחללים.
בדיקות תרמו-מחזור ובמאסות מאשרות אמינות ארוכת טווח (רכב, תעופה).
מדריך בחירה מהיר לויה
שלב 1 – נגדיר מטרה
- מעבר שכבות → Through או Blind
- BGA צפוף → Microvia או VIPPO
- פינוי חום → מטריצת Thermal Vias
- שילדינג → Stitching Vias
שלב 2 – נתאים לגבולות תהליך
- לבדוק עובי לוח ו-AR מקסימלי של היצרן.
- לבחור קידוח מכני או לייזר בהתאם.
שלב 3 – נשקול סביבה
- אלקטרוניקה נקייה בפנים → ויות פתוחות/לא מכוסות לרוב בסדר.
- סביבה מאובקת/לחה → טנטינג או מילוי להגנה.
FAQ – שאלות נפוצות
מהי ויה בלוח?
חור מצופה שמחבר שכבות נחושת בלוח.
מה פירוש “Via”?
מן הלטינית “דרך/מסלול”—מסלול מעבר האות בין שכבות.
מה ההבדל בין Via ל-PTH?
Via—לחיבור שכבות בלבד; PTH—לרגלי רכיבים ולהלחמה.
איך בודקים ויות?
בדיקות Flying-Probe או X-Ray; לעיתים Microsection לבדיקת ציפוי ורציפות.
מהי Annular Ring?
טבעת הנחושת סביב החור על הפאד; אם היא קטנה מדי עלול להתרחש Breakout/ניתוק.
איך הוגים “Via”?
מקובלות שתי הצורות: /ˈviːə/ (“וי-אה”) ו-/ˈvaɪə/ (“וַי-אה”).
מהן Via Rivets?
עיניות מתכת קטנות לחיזוק/תיקון ידני של ויות—נדיר בייצור מודרני.
סיכום
ויות קובעות כיצד אותות, הספק וחום נעים בתוך ה-PCB.
בחירת סוג וגודל נכון משפרת ביצועים, מצמצמת עלויות ומאריכה חיי מוצר.
שמור על Aspect Ratio סביר, השתמש ב-Tenting או Filling לפי הצורך, ותאם מוקדם את גבולות הייצור עם היצרן.
