I via sono i "ponti" che collegano gli strati di un PCB. Sembrano dettagli banali, ma la scelta sbagliata può trasformare un progetto promettente in un incubo di signal integrity e costi fuori controllo. In 15 anni ho visto ingegneri perdere settimane per via mal dimensionati o nel posto sbagliato.
Questa guida copre tutto: dai classici through-hole ai microvia per PCB HDI, passando per blind, buried e il temuto via-in-pad. Con tabelle, regole pratiche e gli errori da evitare assolutamente.
Il via più costoso non è quello che paghi al fornitore. È quello che ti fa rifare 1000 schede perché hai sbagliato l'aspect ratio o hai messo un via-in-pad non riempito sotto un BGA da 0.5mm pitch.— Hommer Zhao, Technical Director
In Questo Articolo:
- → Cosa sono i via e perché sono critici
- → I 6 tipi di via: through-hole, blind, buried, microvia, stacked, via-in-pad
- → Tabella comparativa completa
- → Aspect ratio e regole di design
- → Via-in-pad: quando usarlo e come evitare disastri
- → Problemi comuni e soluzioni
- → Guida alla scelta: flowchart decisionale
Cosa Sono i Via PCB e Perché Sono Critici
Un via (dal latino "via" = strada) è semplicemente un foro metallizzato che crea una connessione elettrica tra due o più strati di un PCB. Sembra semplice, ma questi piccoli fori influenzano direttamente:
Signal Integrity
Ogni via aggiunge capacità e induttanza parassita. A frequenze >1GHz, un via mal progettato può distruggere il segnale.
Densità di Routing
Blind e buried via liberano spazio sugli strati esterni, permettendo design più compatti.
Costo di Produzione
Passare da through-hole a blind/buried può aumentare il costo del 50-100%.
Terminologia IPC
Secondo lo standard IPC-T-50, un microvia ha diametro ≤150μm e aspect ratio massimo 1:1. Tutto il resto è tecnicamente un "small via" o via standard.
I 6 Tipi di Via PCB: Caratteristiche e Applicazioni
1. Through-Hole Via (PTH)
Il classico. Attraversa tutto il PCB da top a bottom, collegando tutti gli strati. È il tipo più comune e meno costoso, realizzato con foratura meccanica.
Vantaggi
- • Costo minimo
- • Alta affidabilità meccanica
- • Processo standard, disponibile ovunque
- • Diametro minimo ~0.2mm (6 mil)
Limitazioni
- • Occupa spazio su tutti gli strati
- • Stub inutilizzato crea problemi RF
- • Limita la densità di routing
Uso tipico: PCB standard, prototipi, applicazioni a bassa frequenza.
2. Blind Via
Collega uno strato esterno (top o bottom) a uno o più strati interni, senza attraversare l'intero PCB. Visibile solo da un lato.
Vantaggi
- • Libera spazio sullo strato opposto
- • Migliora signal integrity (meno stub)
- • Permette routing sotto componenti
Limitazioni
- • Costo +30-50%
- • Richiede laminazione sequenziale
- • Aspect ratio max 1:1
Uso tipico: PCB HDI, smartphone, dispositivi compatti.
3. Buried Via
Collega solo strati interni. Non è visibile da nessuna superficie esterna. Il "ninja" dei via — lavora nell'ombra.
Vantaggi
- • Massima densità di routing
- • Nessun impatto sugli strati esterni
- • Ideale per bus interni complessi
Limitazioni
- • Costo elevato (+50-100%)
- • Processo produttivo complesso
- • Difficile da ispezionare
Uso tipico: PCB multilayer complessi, server, networking equipment.
4. Microvia
Via ultra-piccolo (≤150μm) realizzato con laser. Lo standard per HDI e dispositivi ad alta densità come smartphone e wearable.
Vantaggi
- • Dimensioni minime (50-150μm)
- • Capacità parassita ridotta
- • Essenziale per BGA fine-pitch
- • Può essere impilato (stacked)
Limitazioni
- • Richiede laser drilling
- • Connette solo strati adiacenti
- • Costo significativamente più alto
Uso tipico: Smartphone, IoT, dispositivi medicali impiantabili.
5. Via-in-Pad (VIP)
Un via posizionato direttamente sotto il pad di un componente SMD. Potente ma pericoloso se non gestito correttamente.
Vantaggi
- • Elimina il fan-out per BGA
- • Migliore dissipazione termica
- • Riduce induttanza parassita
- • Design più compatto
Limitazioni
- • DEVE essere riempito e placcato
- • Rischio solder wicking
- • Costo aggiuntivo significativo
- • Richiede file drill separato
⚠️ ATTENZIONE: Un via-in-pad non riempito sotto un BGA causerà il "solder wicking" — la saldatura viene risucchiata nel foro, lasciando un giunto freddo. Il risultato? Schede difettose al 100%.
6. Stacked e Staggered Via
Configurazioni avanzate dove più microvia sono allineati verticalmente (stacked) o sfalsati (staggered) per attraversare più strati.
| Tipo | Descrizione | Affidabilità | Costo |
|---|---|---|---|
| Stacked | Via allineati verticalmente, riempiti con rame | Alta | €€€€ |
| Staggered | Via sfalsati layer-to-layer | Molto Alta | €€€ |
Nota: Staggered via sono preferiti quando l'affidabilità termica è critica, poiché distribuiscono meglio lo stress meccanico.
Tabella Comparativa: Tutti i Tipi di Via a Confronto
Questa è la tabella che uso in ufficio quando devo consigliare i clienti. Stampala e tienila a portata di mano.
| Parametro | Through-Hole | Blind | Buried | Microvia | Via-in-Pad |
|---|---|---|---|---|---|
| Diametro tipico | 0.2-0.6mm | 0.1-0.3mm | 0.15-0.4mm | 0.05-0.15mm | 0.1-0.3mm |
| Aspect ratio max | 10:1 | 1:1 | 8:1 | 1:1 | 1:1 |
| Foratura | Meccanica | Laser/Mecc. | Meccanica | Laser | Laser/Mecc. |
| Costo relativo | € | €€€ | €€€€ | €€€€ | €€€ |
| Densità routing | Bassa | Alta | Molto Alta | Massima | Alta |
| Signal Integrity | Problematico >1GHz | Buona | Buona | Eccellente | Eccellente |
| Applicazione tipica | Standard | HDI | Server | Mobile | BGA |
Aspect Ratio: La Regola d'Oro del Via Design
L'aspect ratio è il rapporto tra lo spessore del PCB (o profondità del via) e il diametro del foro. È IL parametro critico che determina se il tuo via sarà placcato correttamente o diventerà un punto di guasto.
Formula Aspect Ratio
Esempio: PCB 1.6mm con via da 0.2mm → AR = 1.6/0.2 = 8:1
| Aspect Ratio | Difficoltà | Consiglio |
|---|---|---|
| ≤6:1 | Facile | Standard, qualsiasi fornitore può farlo |
| 6:1 - 8:1 | Moderata | Richiede attenzione, verifica con il fornitore |
| 8:1 - 10:1 | Difficile | Solo fornitori specializzati, costo +20-30% |
| >10:1 | Molto Difficile | Rischio placcatura incompleta, evitare se possibile |
Consiglio Pratico
Prima di finalizzare il design, chiedi al tuo fornitore PCB le sue capability di aspect ratio. Secondo Altium, mantenere tutti i via alla stessa dimensione semplifica la produzione e riduce i costi.
Via-in-Pad: Guida Completa per Non Sbagliare
Via-in-pad è una tecnica potente ma richiede attenzione. Ecco le regole che seguo sempre quando progetto PCB con BGA fine-pitch.
Quando Usare Via-in-Pad
- BGA pitch ≤0.8mm: Non c'è spazio per fan-out tradizionale
- Thermal pad: Via sotto pad termici migliorano la dissipazione
- High-speed design: Riduce induttanza del percorso di ritorno
- Spazio critico: Quando ogni mm² conta
Regole di Design Via-in-Pad
| Parametro | Valore Consigliato |
|---|---|
| Diametro via | 0.1-0.2mm (microvia preferito) |
| Diametro pad | ≥0.5mm più grande del via |
| Riempimento | Epoxy non conduttivo + placcatura Cu |
| Planarità superficie | ±25μm max (per BGA) |
| Thermal relief | Spoke width 0.2-0.3mm |
Non usare via-in-pad se puoi evitarlo. Se il design funziona con fan-out tradizionale, risparmierai soldi e grattacapi. Ma quando serve — fallo bene, con via riempiti e placcati. Non ci sono mezze misure.— La mia regola per i clienti
Problemi Comuni dei Via e Come Risolverli
1. Barrel Crack (Frattura del Barile)
Crepe nella placcatura di rame del via, tipicamente al centro. Causate da stress termico durante i cicli di saldatura.
Soluzione:
Ridurre aspect ratio, usare materiali con CTE compatibile, limitare i cicli termici durante assemblaggio.
2. Via Stub e Risonanza
In un through-hole che collega solo alcuni strati, la parte inutilizzata agisce come antenna a frequenze >3GHz.
Soluzione:
Usare back drilling per rimuovere lo stub, oppure progettare con blind/buried via.
3. Solder Wicking nel Via-in-Pad
La saldatura viene "risucchiata" nel via non riempito, lasciando un giunto insufficiente sul pad.
Soluzione:
SEMPRE riempire e placcare i via-in-pad. Mai usare via aperti sotto componenti SMD.
4. Placcatura Incompleta
Via con aspect ratio troppo alto non vengono placcati uniformemente, creando zone ad alta resistenza o discontinuità.
Soluzione:
Rispettare i limiti di aspect ratio del fornitore, tipicamente ≤8:1 per standard, ≤10:1 per specializzati.
Guida alla Scelta: Quale Via Usare?
Usa questo flowchart decisionale per scegliere il tipo di via giusto per il tuo progetto.
1. Il tuo PCB ha più di 4 strati?
No → Through-hole via sono sufficienti nella maggior parte dei casi.
2. Hai componenti BGA con pitch ≤0.8mm?
Sì → Considera via-in-pad o microvia per il fan-out.
3. Lavori con segnali >3GHz?
Sì → Evita through-hole con stub. Usa blind via o back drilling.
4. Lo spazio sugli strati esterni è critico?
Sì → Buried via liberano completamente le superfici.
5. Il budget è limitato?
Sì → Resta sui through-hole standard, ottimizza il routing.
Domande Frequenti sui Via PCB
Q: Qual è la differenza tra blind via e buried via?
Un blind via è visibile da un lato del PCB (collega esterno a interno). Un buried via non è visibile da nessun lato (collega solo strati interni). Entrambi richiedono laminazione sequenziale e aumentano i costi.
Q: Quando devo usare via-in-pad?
Via-in-pad è necessario per BGA con pitch ≤0.8mm, quando non c'è spazio per fan-out tradizionale, o per via termici sotto power pad. Ricorda: DEVE essere riempito e placcato.
Q: Quanto costa aggiungere blind/buried via?
Aspettati un aumento del 30-100% rispetto a un PCB standard. Il costo dipende dal numero di cicli di laminazione e dalla complessità. Chiedi sempre un preventivo specifico.
Q: Qual è l'aspect ratio massimo sicuro?
Per la maggior parte dei fornitori, 8:1 è il limite standard. Oltre 10:1 richiede processi speciali e aumenta significativamente il rischio di difetti. Per blind via, il limite è tipicamente 1:1.
Conclusione
I via sembrano un dettaglio, ma la scelta giusta può fare la differenza tra un prodotto di successo e uno che fallisce in produzione. Ricorda:
Riepilogo Rapido
- ✓ Through-hole: Default per design standard, costo minimo
- ✓ Blind via: Quando serve densità su un lato
- ✓ Buried via: Massima densità, routing interno complesso
- ✓ Microvia: HDI, smartphone, wearable
- ✓ Via-in-pad: BGA fine-pitch, sempre riempito
- ✓ Aspect ratio: Rispetta i limiti del fornitore (max 8:1 standard)
Hai dubbi sulla scelta dei via per il tuo progetto? Contattaci per una consulenza gratuita. Analizziamo i tuoi file Gerber e ti consigliamo la soluzione ottimale per performance e budget.
Fonti e Riferimenti
- • IPC-T-50: Terms and Definitions for Interconnecting and Packaging Electronic Circuits —ipc.org
- • Altium Designer Documentation: Blind, Buried & Micro Via Definition —altium.com
- • Sierra Circuits: Via-in-Pad in PCB Design Manufacturing —protoexpress.com
- • Cadence PCB Design Blog: Via-in-Pad Myths and Realities —cadence.com
