Via (viết tắt của Vertical Interconnect Access) là các lỗ được khoan cơ học hoặc bằng laser trên PCB và sau đó được mạ điện (thường là đồng) để tạo ra một đường dẫn điện từ một lớp đồng sang lớp khác.
Về chức năng, Via có thể được chia thành hai loại chính:
- Via Kết nối điện: Dùng để kết nối các lớp đồng khác nhau (lớp tín hiệu, lớp nguồn, lớp mass).
- Via Cơ khí: Dùng để cố định hoặc định vị các thành phần cơ khí (lỗ bắt vít, lỗ định vị).
Về mặt cấu tạo, một Via bao gồm hai phần chính:
- Lỗ khoan (Hole): Phần rỗng ở giữa.
- Vùng đệm (Pad/Annular Ring): Vùng đồng xung quanh lỗ khoan.
Các loại Via
Các loại Via chính dựa trên quy trình sản xuất và vị trí
Dựa trên cấu trúc và vị trí, Via được chia thành ba loại cơ bản và phổ biến nhất, cùng với một loại Via đặc biệt cho mật độ cao:
1. Via Xuyên Lỗ (Through-Hole Via – THV)
- Đặc điểm: Loại Via này xuyên qua toàn bộ chiều dày của bảng mạch, từ lớp ngoài cùng (lớp trên cùng – Top Layer) đến lớp ngoài cùng còn lại (lớp dưới cùng – Bottom Layer).
- Chức năng: Kết nối tất cả các lớp của PCB lại với nhau.
- Ưu điểm: Dễ dàng chế tạo nhất, quy trình đơn giản, và chi phí thấp nhất.
- Ứng dụng: Là loại Via thông dụng nhất, được sử dụng rộng rãi trong hầu hết các thiết kế PCB.
Hình thực tế
2. Via Mù (Blind Via)
- Đặc điểm: Via này kết nối một lớp ngoài cùng (Top hoặc Bottom) với một hoặc nhiều lớp bên trong, nhưng không xuyên qua toàn bộ bảng mạch.
- Chức năng: Kết nối bề mặt với các lớp bên trong mà không chiếm không gian đi dây trên các lớp sâu hơn hoặc mặt còn lại của PCB.
- Ưu điểm: Giúp tiết kiệm không gian và giảm nhiễu ký sinh (parasitic capacitance) so với Via xuyên lỗ, đặc biệt hữu ích trong các thiết kế tốc độ cao.
- Hạn chế: Quy trình sản xuất phức tạp hơn và đắt hơn Via xuyên lỗ.
3. Via Ẩn (Buried Via)
- Đặc điểm: Via này chỉ kết nối các lớp bên trong của PCB với nhau, và không mở rộng ra bất kỳ bề mặt ngoài nào của bo mạch. Do đó, không thể nhìn thấy chúng từ bên ngoài.
- Chức năng: Tối đa hóa hiệu quả sắp xếp linh kiện và diện tích đi dây trên các lớp ngoài.
- Ưu điểm: Cực kỳ quan trọng để tăng mật độ đi dây và tối ưu hóa không gian.
- Hạn chế: Quy trình chế tạo phức tạp nhất (được khoan và mạ trước khi các lớp được ép lại với nhau) và chi phí cao nhất.
4. Via Siêu Nhỏ (Microvia)
- Đặc điểm: Đây là các Via rất nhỏ (thường có đường kính 150 um hoặc 6 mils), thường được tạo ra bằng phương pháp khoan laser thay vì khoan cơ học.
- Chức năng: Được sử dụng trong các bo mạch có mật độ cao (High Density Interconnect – HDI) để kết nối các lớp sát nhau.
- Ưu điểm: Cho phép mật độ định tuyến cực kỳ cao và cải thiện đáng kể tính toàn vẹn của tín hiệu (giảm điện cảm ký sinh) do kích thước nhỏ.
- Ứng dụng: Là nền tảng của các cấu trúc Via xếp chồng (Stacked Via) và Via so le (Staggered Via) trong công nghệ HDI.
Ví dụ về mẫu PCB đa lớp
Các cấu trúc Via đặc biệt
Ngoài các loại cơ bản trên, còn có các cấu trúc Via chuyên biệt được sử dụng để tối ưu hóa hiệu suất và không gian:
- Via-in-Pad (VIP):
- Mô tả: Lỗ Via được đặt trực tiếp vào Pad (chân linh kiện) của một linh kiện dán bề mặt (SMD) như BGA (Ball Grid Array).
- Ưu điểm: Rút ngắn đáng kể đường dẫn tín hiệu, tăng tính toàn vẹn tín hiệu, giảm điện cảm và tiết kiệm không gian bo mạch.
- Lưu ý: Loại Via này bắt buộc phải được lấp đầy và phủ kín (tented and filled) để ngăn ngừa chất hàn chảy vào lỗ trong quá trình hàn.
- Via Xếp chồng (Stacked Via):
- Mô tả: Các Via (thường là Microvia) được khoan và mạ ở các lớp khác nhau rồi xếp chồng trực tiếp lên nhau theo chiều dọc.
- Ưu điểm: Cung cấp kết nối thẳng đứng nhất, tiết kiệm tối đa không gian đi dây.
- Yêu cầu: Bắt buộc phải được lấp đầy và làm phẳng (planarized) để lớp Via tiếp theo có thể được xây dựng lên trên.
- Via So le (Staggered Via):
- Mô tả: Các Via kết nối các lớp khác nhau nhưng được đặt ở vị trí lệch nhau (so le) giữa các lớp, không xếp chồng trực tiếp.
- Ưu điểm: Quy trình chế tạo đơn giản và ít tốn kém hơn Via xếp chồng, và không cần lấp đầy.
- Via Có lều (Tented Via):
- Mô tả: Lỗ Via được phủ lớp mặt nạ hàn (solder mask) lên trên vòng đồng (annular ring) nhưng lỗ vẫn rỗng.
- Mục đích: Bảo vệ đồng khỏi quá trình oxy hóa, ngăn đoản mạch với các dây dẫn bên ngoài (như dây nhảy) và giảm nguy cơ dò điện.
- Via Lấp đầy (Filled Via):
- Mô tả: Lỗ Via được lấp đầy bằng một loại vật liệu cách điện (epoxy không dẫn điện) hoặc vật liệu dẫn điện (đồng/bạc), sau đó thường được mạ đồng/phủ mặt nạ hàn.
- Mục đích: Thường áp dụng cho Via-in-Pad hoặc Via xếp chồng để tạo bề mặt phẳng và đáng tin cậy cho việc lắp linh kiện hoặc xây dựng Via/lớp tiếp theo.
