VIA چیست؟ بررسی انواع وایا

VIA مخفف چیست؟ در ابتدا باید گفت که VIA مخفف عبارت Vertical Interconnect Access می باشد. حال به این مورد می پردازیم که VIA چیست؟ وایا (Via) یک جزء کلیدی در بردهای مدار چاپی (برد PCB) است که ارتباط الکتریکی بین لایه‌های مختلف برد را فراهم می‌کند. طراحی برد مدار چاپی به دلیل استفاده گسترده در انواع دستگاه‌های الکترونیکی، از جمله کامپیوترها، تلفن‌های همراه و تجهیزات صنعتی، اهمیت زیادی دارند. در این مقاله، به معرفی و بررسی انواع مختلف وایای مورد استفاده در بردهای الکترونیکی می‌پردازیم.

Via در فارسی، میان راه معنا میشود به این دلیل است که کار via برقراری اتصال میان لایه های برد های الکترونیکی است . کلمه via در هر دو صورت ویا / وایا گفته میشود که هر دو پرکاربرد و صحیح هستند که ویا خوانش عامیانه و وایا تلفظ صحیح تر است. VIA به عنوان یک مسیر هدایت‌کننده الکتریکی، از طریق حفره‌های کوچکی که در بردهای مدار چاپی ایجاد می‌شوند، سیگنال‌ها و جریان الکتریکی را بین لایه‌های مختلف منتقل می‌کند. این حفره‌ها با استفاده از مواد رسانا مانند مس پر شده و سپس پوشش داده می‌شوند تا اتصال الکتریکی برقرار شود.

برای برقراری اتصال میان لایه های برد های الکترونیکی ابتدا برد ما باید سوراخ بشود، سپس برای اینکه رسانایی صورت بگیرد، باید خاصیت رسانایی را در طول سوراخ ایجاد کنیم. زیراکه سوراخ ها به تنهایی نمیتوانند اتصال را برقرار کنند و این امر به دلیل وجود ماده دی الکتریک در میان لایه هاست که از برقراری جریان الکتریکی جلوگیری میکند.

شما می توانید برای دریافت کلیه خدمات PCB از جمله تولید، طراحی و مونتاژ برد مدار چاپی با متخصصان ما در تماس باشید.

انواع VIA

Via ها را میتوان به سه  گروه اصلی دسته بندی کرد که در ادامه به بررسی این سه دسته بیشتر میپردازیم:

1. via  سرتاسری یا (through hole)
2. وایا کور یا (blind via)
3. via مدفون یا (buried via)

وایا سرتاسری یا (Through hole VIA)

این وایا با عبور از تمامی لایه ها اتصال را برقرار میکند در واقع از بالاترین لایه تا پایین ترین آن امتداد یافته است، در بین انواع وایا این نوع از اتصال راحت تر صورت میگیرد، زیراکه نیاز به تقطیع در میانه لایه ها ندارد و امتداد آن تا پایین ترین لایه است . همچنین این نوع وایا نیازمند فضای بیشتری است.

وایا کور یا (Blind VIA)

در این نوع از وایا مسیر سوراخ کاری به انتهای برد نمیرسد بلکه در انتهای یکی از لایه ها متوقف میشود. به این معنی که وایا از سطح برد تا یکی از لایه ها امتداد دارد و سپس مسیرش به انتها میرسد و دیگر تا لایه های بعدی، ادامه ندارد. دلیل نام گذاری هم به خاطر همین ویژگی است، در حقیقت این وایا از یک سمت برد قابل دیدن و از سمت دیگر پنهان است .

تولید اینگونه via سختی های خاصی به همراه دارد، به دلیل اینکه فرایند سوراخ کاری باید در یک سطحی متوقف بشود و همین موضوع نیاز به ظرافت و دقت زیادی دارد. این نوع ویای کمک می‌کند تا فضای سطح برد حفظ شود و امکان طراحی مدارهای پیچیده‌تری را فراهم می‌کند.

وایا مدفون یا (Buried VIA)

این نوی وایا در داخل برد قرار دارد و همانطور که از نامش مشخص است از دو طرف برد قابل دیدن نمیباشد. این نوع وایا از یک لایه داخلی شروع شده و به یک لایه داخلی نیز ختم میشوند. فرایند تولید این نوع از وایا نیز پیچیدگی های خاص خود را دارد،  برای مثال باید پس از ایجاد سوراخ و انجام دادن فرایند آبکاری روی بخش مورد نظر ، لایه های دیگر را اضافه کنیم . ویای مدفون به طراحان امکان می‌دهد تا تراکم بیشتری از مسیرها را در لایه‌های داخلی قرار دهند بدون اینکه فضای سطح برد را اشغال کنند.

میکرو وایا (Micro VIA)

میکروویاها حفره‌های بسیار کوچکی هستند که معمولاً در بردهای با تکنولوژی بالا و برای اتصالات بین لایه‌های نازک‌تر استفاده می‌شوند. این نوع ویای‌ها به دلیل اندازه کوچک خود، امکان طراحی بردهای فشرده‌تر و پیچیده‌تر را فراهم می‌کنند.

ایجاد اتصال الکتریکی در VIA

روش های مختلفی برای ایجاد اتصال الکتریکی در دو سر وایا وجود دارد که برای نمونه میتوان به موارد زیر اشاره کرد:

1. قرار دادن یک جسم رسانا در داخل وایا و برقراری اتصال با استفاده از ایجاد ارتباط و لحیم کردن دوسر این جسم به برد الکتریکی
2. قرار دادن یک استوانه توخالی فلزی در داخل وایا به عنوان هدایت کننده جریان الکتریکی در دوسر برد
3. آبکاری سطح داخلی وایا

در میان روش های ذکر شده، آخرین روش یا آبکاری سطح داخلی پرکاربرد تر است. به دلیل اینکه دو روش قبل نیازمند به زمان بیشتری است و سطح دقت پایین تری نسبت به آخرین روش دارد. برای آبکاری سطح داخلی وایا، برد را داخل محلولی قرار میدهیم و با الکترولیز کردن مس و ایجاد رسوب آن در داخل سطح وایا نسبت به برقراری جریان در میان دو سطح برد اقدام میکنیم، سپس با استفاده از قلع یا سرب و یا طلا اقدام میکنیم. این روش به علت سرعت و کارایی و همچنین هزینه مناسب تری که نسبت به دو روش دیگر دارد، پرکاربرد تر است.

کاربردها و مزایای استفاده از VIA

استفاده از via در بردهای مدار چاپی چندین مزیت دارد، از جمله:

• افزایش تراکم مدار:  وایاها امکان قرار دادن مسیرهای الکتریکی بیشتری در یک برد را فراهم می‌کنند، که این موضوع در دستگاه‌های کوچک و پیچیده اهمیت زیادی دارد. بردهای چندلایه که شامل وایا‌های مختلف هستند، می‌توانند مدارات پیچیده‌تری را در فضای محدودتری جای دهند.
• کاهش اندازه برد: با استفاده از وایا‌ها، می‌توان اندازه کلی برد را کاهش داد و این موضوع به ویژه در دستگاه‌های قابل حمل مانند تلفن‌های همراه و لپ‌تاپ‌ها اهمیت دارد. وایا‌های نابینا و مدفون به طراحان اجازه می‌دهند تا از فضای سطح برد برای اجزاء و مسیرهای بیشتر استفاده کنند.
• بهبود عملکرد الکتریکی:  وایا‌ها می‌توانند باعث کاهش طول مسیرهای الکتریکی شوند که منجر به کاهش مقاومت و اندوکتانس می‌شود. این موضوع به بهبود عملکرد کلی مدار کمک می‌کند، زیرا سیگنال‌ها با سرعت و دقت بیشتری منتقل می‌شوند.

محدودیت ها و معایب استفاده از وایا

هر چند وایاها مزایای زیادی دارند، اما چالش‌هایی نیز در استفاده از آنها وجود دارد:

• پیچیدگی ساخت: ساخت وایا‌های پیچیده می‌تواند زمان‌بر و هزینه‌بر باشد. تکنولوژی‌های مورد نیاز برای ایجاد حفره‌های کوچک و دقیق، مانند لیزردرلینگ و الکتروپلیتینگ، نیاز به تجهیزات پیشرفته و مهارت بالا دارند.
• کیفیت اتصال: اطمینان از کیفیت بالای اتصالات وایا به خصوص در بردهای با تعداد لایه‌های زیاد، چالش‌برانگیز است. مشکلاتی مانند ناپیوستگی پوشش مس یا عدم پر شدن کامل حفره می‌تواند باعث مشکلات الکتریکی در برد شود.
• محدودیت‌های فیزیکی:  اندازه و مکان وایا‌ها باید با دقت طراحی شود تا از مشکلات فیزیکی مانند تداخل مکانیکی با دیگر اجزاء جلوگیری شود. طراحی دقیق و استفاده از نرم‌افزارهای CAD پیشرفته می‌تواند به بهبود این مسئله کمک کند.

ایران کامپو با در نظر گرفتن تجربیات خود در طول این سال ها توانسته نسبت به برطرف کردن این چالش ها راهکار های مناسبی ارائه دهد و با استفاده از راهکار های مناسب ، هزینه های تولید را حداقل کند

نتیجه‌گیری

وایا‌ها اجزای حیاتی در طراحی و ساخت بردهای مدار چاپی هستند که امکان ارتباط الکتریکی بین لایه‌های مختلف برد را فراهم می‌کنند. با وجود چالش‌های مرتبط با ساخت و استفاده از وایا‌ها، مزایای آنها در افزایش تراکم مدار، کاهش اندازه برد و بهبود عملکرد الکتریکی، استفاده از آنها را ضروری می‌سازد. طراحی صحیح و استفاده مناسب از انواع مختلف وایا می‌تواند به بهبود کارایی و عملکرد کلی بردهای مدار چاپی کمک کند.