Via’s in pads

Printen kleiner en beter

De consument vraagt om apparaten die steeds meer kunnen en als maar kleiner worden; twee eisen die vaak lijnrecht tegenover elkaar staan. Meer functionaliteit betekent meer onderdelen waarvoor natuurlijk meer ruimte nodig is. Gelukkig worden onderdelen als maar kleiner en kunnen fabrikanten telkens meer componenten in hun IC’s verwerken. Blijft er over de print met alle banen soldeereilanden en via’s. Al deze onderdelen vragen ruimte, ook al wordt er een print gebruikt met vele lagen. Met name de via’s nemen ruimte in beslag, iets dat niet nodig hoeft te zijn.

Bij een print met meerdere lagen ontkom je niet aan via’s die het contact tussen de verschillende lagen verzorgen. Hoe klein een via ook is, altijd vragen ze enige ruimte op de print; ruimte waar we geen pads voor onderdelen kunnen plaatsen. Afbeelding 1 toont een deel van een print die van zichzelf al vrij ruim opgezet is, maar die door de via’s nog iets groter is dan strikt noodzakelijk. De afbeelding laat in ieder geval zien dat de via’s ruimte in beslag nemen. Op enkele punten zien we nog een nadeel van deze manier van het plaatsen van via’s. Boven het IC in het midden zien we dat er korte printsporen noodzakelijk zijn om de via met de soldeer-pads voor het IC te verbinden. Deze printsporen kunnen voor hogere frequenties als antenne gaan werken, hetgeen van invloed is op het EMC-gedrag van de schakeling. Ook hebben de printsporen een bepaalde mate van inductie wat ook nadelig kan zijn voor de schakeling.
Nu zal de extra lengte van de printsporen in veel gevallen geen probleem zijn, maar kloksnelheden van microcontrollers worden als maar hoger en vele schakelingen worden uitgerust met modules voor draadloze communicatie. Dergelijke modules kunnen ongemerkt voor interferentie zorgen. Afbeelding 2 laat nog een mooi voorbeeld zien. Dit is een deel van een print waarop een BGA geplaatst dient te worden. Bijna elke aansluiting van de BGA heeft een via nodig om verbinding te maken met de juiste laag in de print. Voor een aantal aansluitingen zijn daarvoor zelfs korte printsporen nodig die voor EMC-problemen kunnen zorgen.

Via in pad
Voor alle onderdelen op de print is er een pad nodig waarop de aansluitpootjes van het onderdeel gesoldeerd worden. Deze ruimte is noodzakelijk en kan niet kleiner worden dan noodzakelijk voor een goede verbinding. Wat wel kan komen te vervallen is de ruimte voor de via’s. Wanneer we de via in de pads verwerken, dan vangen we twee vliegen in één klap. Echter, dit gaat niet zomaar. Wanneer we een standaard via in de pad zouden verwerken, dan levert dat problemen op voor het solderen van het onderdeel. Op een open ruimte is immers geen onderdeel te solderen. Voor een goede verbinding moet de pad compleet vlak zijn en overal te vertinnen zijn.