ビアインパッド設計ルール｜PCB知識・ルール・コストインサイト

5月 11, 2025

ビア・イン・パッド設計ルールと現代製造のためのPCB知識

エレクトロニクスの世界の発展とともに、 ビア・イン・パッド設計ルール は、コンパクトで高級なプリント基板を実現しようとするエンジニアや設計者にとって、ますます重要性を増している。

現代の電子機器はますます小型化し、より高い処理能力とスピードが要求されるようになり、従来のPCBレイアウト技術ではそのような要求に対応できないのが普通である。そして、ここに ビア・イン・パッド設計ルールこのルールは、特に複雑な配線と正確な電気的性能を必要とするHDI（高密度相互接続）基板にとっては、ゲームチェンジャーとなるようだ。

ビア・イン・パッドとは、BGAやQFNなどの回路基板のパッドの直下で、材料の層間の電気的接続を行う方法である。この方法では、パッドからの直接配線が可能になるため、信号経路の長さが短縮され、インピーダンスの制御が容易になります。また、基板の完全性を損なうことなく、高密度実装領域での配線が容易になります。

しかし、ビアインパッドの実装には、設計ルール、製造上の要求、コストへの影響を深く理解する必要があります。Altium Designerのようなツールは、性能だけでなく製造性をサポートする効果的なビアインパッドルールの実装に必要なすべての手段を備えています。このガイドでは、ビアインパッドとは何か、ビアインパッドをいつ使用すべきか、ビアインパッドを適切に使用する方法、そして次のPCBプロジェクトでビアインパッドを使用することでどのような利点が得られるかを順を追って説明します。

ビアインパッドとは？

ビア・イン・パッド（VIP）は、部品パッド（一般にBGAまたはQFNパッケージ）の真下にビアを形成するPCB製造技術です。従来のビア配置とは異なり、パッドの外側に配置されます、 VIPデザイン・ルール を提供する：

信号経路長の短縮
より優れた電気性能
コンパクトな基板レイアウト
ファインピッチ部品の配線が容易

しかし、この設計には、次のような特別な理解が必要である。 ビア・イン・パッド設計 規則ビアフィリングや銅メッキを含む製造工程ガイドラインに準拠し、はんだ付け性と信頼性を保証します。

なぜレイアウト作成時にビア・イン・パッド設計とPCB知識を使用するのか？

部品が小型化し、ディスクリートのピン数が増えるにつれて、配線はより問題となります。従来のファンアウト方式では十分なエスケープ配線ができない場合があります。 ビア・イン・パッド設計ルール とPCB Knowledgeはこの問題を解決する：

コンポーネント・パッドからのダイレクト・ルーティングが可能。
光学系を強化し、信号と制御インピーダンスの完全性を向上。
マルチレイヤーHDIスタックアップのサポート
ボードスペースの節約

このような利点はあるが、VIP の適用には十分な注意が必要である。不適切な適用を行うと、はんだ接合の不具合や組立不良を引き起こす可能性があるからである。

ビアインパッド設計の主なルール

よく練られた製品は、製造の成功と性能の信頼性を保証する。共通 ビア・イン・パッド設計｜PCB知識 ルールは以下の通り：

充填とキャッピング： バイアスは、導電性または非導電性の材料を含み、部品実装用の平らな表面のために銅でシールされるべきである。
最小ビアサイズ： マイクロビア（小さなビア）は、ファインピッチの部品要求に対応するために望ましい。
パッド・トゥ・ビア公差： ショートやオープンを避けるために、適切なアライメントを計算する。
サーマルリリーフ：ビア周辺の熱を制御し、均一なリフローを実現する。

CADツール Altiumなどのインプレース・デザイン・ルールを使用して、PCBレイアウト中にそのようなルールを確実に適用します。

Altium DesignerでVia-in-Padを設定する方法

パッドのケースにビアを設定するためのデザインルールは、アルティウムに含まれています。
レイヤースタックマネージャーのテンプレートを使って価値を与える
ルーティングツールの「Via Style」オプションを利用したルーティング
デザイン・ルール・チェック（DRC）でビア・イン・パッドに使用される制約
VIP処理をサポートするメーカー向けの出力ファイルの最適化。

アルティウムのオンボードルールを使用すると、次のような問題を最小限に抑えることができます。 DFMのリスクまた、基板製造におけるミスを防ぐことができる。

ビア・イン・パッド設計のコストに関する考察

VIPでよくある問題のひとつに、ビアインパッドがある。そのため、標準的なビア配置よりも少なくなることがある：

特殊な製造工程： 充填と平坦化を経て、キャッピングは生産時間と複雑さを増す。
より厳しい公差： より厳格な品質管理を要求する。
先端材料： より優れたプリプレグやメッキ技術もある。

それでも、高密度で高速なアプリケーションでは、性能とスペースの節約を理由にコストを正当化することができる。

ビア・イン・パッドはいつ使うべきか？

どのような場面でビアインパッドを使うべきか？答えは以下の通りである：

BGAまたはQFN、超小型ピッチのパッケージ
インピーダンスに基づく制御が必要な高速信号ライン。
スペースに制限のあるボードや複雑なスタックアップ。
このような設計では、熱管理が不可欠となる。

VIPはすべてのプロジェクトに必要というわけではありませんが、最新の小型化され、性能が重視されるPCB設計ではVIPが必要になります。

結論

結論的には、次のように言える。 ビア・イン・パッド設計ルール は、コンパクトで高性能、高密度なPCBを設計する上で最も重要です。今日、エンジニアやPCB設計者にとって非常に一般的である、制約のあるレイアウトや高速回路の場合、このテクニックの習得はもはやオプションではなく、必須です。

このことは、部品パッドに直接ビアを入れることでしか達成できない。 ビア・イン・パッド設計ルール をPCBナレッジに統合することで、配線効率、シグナルインテグリティ、そして一般的なボードの全体的な機能を改善することができます。特にパッドデザインルール機能のAltium viaと組み合わせて適切に使用すると、設計意図から製造能力へのスムーズな移行が保証されます。

を知ることが重要である。 PCB知識 また、はんだボイドや熱アンバランスなどの一般的な障害を回避するためのビアルールにも対応しています。PCBに関する知識にこの革新的なアプローチを導入することで、電子製品、特にHDIや高度なコンピューティング製品の品質、信頼性、競争力のレベルを向上させることができます。もっと詳しくお知りになりたい方は、コメントをお寄せください。