Vias verbinden die Lagen Ihrer Leiterplatte -- doch die Wahl des falschen Via-Typs kann Ihr Projekt um 30-50% verteuern oder die Zuverlässigkeit gefährden. Durchgangsbohrung, Blind Via, Buried Via, Micro Via oder Via-in-Pad: Jeder Typ hat spezifische Vorteile, Einschränkungen und Kostenauswirkungen. Dieser Leitfaden gibt Ihnen eine klare Entscheidungsgrundlage mit Vergleichstabelle, Kostendaten und IPC-konformen Designrichtlinien.
Die Kernaussage dieses Artikels
Durch-Vias reichen für 80% aller PCB-Designs aus. Blind- und Buried Vias lohnen sich erst ab hoher Routing-Dichte. Die Faustregel: Zwei zusätzliche Lagen im Stackup sind fast immer günstiger als Blind/Buried Vias. Bei BGA-Pitch unter 0,5 mm führt kein Weg an Micro Vias vorbei.
Was ist ein Via (Durchkontaktierung) und warum ist es wichtig?
Ein Via (Vertical Interconnect Access) ist eine metallisierte Bohrung in der Leiterplatte, die elektrische Verbindungen zwischen verschiedenen Kupferlagen herstellt. Der Prozess: Eine Bohrung wird mechanisch oder per Laser erzeugt, dann katalytisch aktiviert und galvanisch mit Kupfer beschichtet -- typisch 20-25 µm Schichtdicke nach IPC-6012.
Vias erfüllen drei zentrale Funktionen: Signalführung zwischen Lagen, Stromversorgung über Power Planes und Wärmeableitung bei thermisch belasteten Bauteilen. Die Wahl des Via-Typs beeinflusst direkt die Kosten, die Routing-Dichte und die Signalintegrität Ihres Designs.
Die wichtigsten Via-Typen im Überblick
Es gibt sechs praxisrelevante Via-Typen. Jeder eignet sich für bestimmte Anwendungen und Komplexitätsstufen:
Through-Hole Via
Alle Lagen
Blind Via
Außen → Innen
Buried Via
Innen → Innen
Micro Via
≤150 µm, Laser
Via-in-Pad
Im Bauteil-Pad
Stacked/Staggered
Mehrstufig
Through-Hole Via (Durchgangsbohrung)
Das Through-Hole Via durchdringt alle Lagen der Leiterplatte von oben nach unten. Es wird mit einem mechanischen Bohrer erzeugt (typisch 0,2-0,6 mm Durchmesser) und ist der kostengünstigste, zuverlässigste und am weitesten verbreitete Via-Typ.
Vorteile
- Niedrigste Kosten pro Via (< 0,01 € in Serie)
- Höchste Zuverlässigkeit (bewährt seit Jahrzehnten)
- Einfache Fertigung -- jeder Hersteller beherrscht es
- Aspect Ratio bis 8:1 nach IPC-2221A
Nachteile
- Blockiert Routing auf allen Lagen
- Nicht geeignet für feinpitchige BGAs
- Parasitäre Kapazität bei Hochfrequenzanwendungen (Stub-Effekt)
Einsatzbereich: Standarddesigns mit moderater Routing-Dichte, 2- bis 8-Lagen-Leiterplatten, THT-Bauteile und allgemeine Signalverbindungen.
Blind Via (Sacklochbohrung)
Ein Blind Via verbindet eine Außenlage mit einer oder mehreren Innenlagen, ohne die gesamte Platine zu durchdringen. Es wird entweder durch kontrollierte Bohrtiefe (mechanisch) oder per Laserbohrung erzeugt und anschließend in einem separaten Laminierungsschritt verarbeitet.
Der Hauptvorteil: Blind Vias blockieren das Routing nur auf den Lagen, die sie durchdringen. Dadurch steht auf den übrigen Lagen mehr Platz für Leiterbahnen zur Verfügung -- entscheidend bei Designs mit hoher Komponentendichte.
“Blind Vias sind oft der erste Schritt in Richtung HDI. Aber bevor Sie Blind Vias einsetzen, prüfen Sie immer zuerst, ob zwei zusätzliche Standard-Lagen nicht günstiger wären. In 70% der Fälle ist das der Fall.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Kostenaufschlag: Ca. 30% gegenüber Through-Hole bei gleichem Design, da mindestens ein zusätzlicher Laminierungsschritt erforderlich ist. Typischer Anwendungsfall: HDI-Designs und BGA-Fanout mit Pitch zwischen 0,5 und 0,8 mm.
Buried Via (Vergrabene Durchkontaktierung)
Buried Vias verbinden ausschließlich Innenlagen miteinander und sind von außen nicht sichtbar. Sie erfordern sequenzielle Laminierung: Zuerst werden die Innenlagen gebohrt und metallisiert, dann schrittweise zu einem Multilayer zusammengepresst.
Dieser Prozess ist der aufwendigste und teuerste aller Via-Typen. Buried Vias kommen nur zum Einsatz, wenn die Routing-Dichte so hoch ist, dass weder Through-Hole noch Blind Vias ausreichen. Typische Anwendungen: Hochlagen-PCBs (12+ Lagen) für Telekommunikation, Aerospace und Medizintechnik.
Wichtig zu wissen
Buried Vias müssen immer eine gerade Anzahl kupferbeschichteter Lagen verbinden. Die sequenzielle Laminierung erhöht die Fertigungszeit um 3-5 Arbeitstage gegenüber Standard-Multilayern.
Micro Via
Nach IPC-T-50M ist ein Micro Via definiert als Bohrung mit einem Durchmesser von maximal 150 µm, einem Aspektverhältnis von höchstens 1:1 und einer maximalen Tiefe von 0,25 mm. Micro Vias werden ausschließlich per Laser gebohrt (UV- oder CO₂-Laser).
Micro Vias sind das Kernstück der HDI-Technologie. Sie ermöglichen extrem hohe Routing-Dichten und sind unverzichtbar bei BGA-Bauteilen mit Pitch unter 0,5 mm. Ein wesentlicher Vorteil: Durch den Einsatz von Micro Vias kann die Gesamtlagenzahl oft reduziert werden -- ein 8-lagiges Standard-PCB lässt sich in manchen Fällen als 4-lagiges HDI-Board realisieren.
“Micro Vias kosten pro Stück mehr, können aber die Gesamtkosten senken, wenn sie die Lagenzahl reduzieren. Bei einem Smartphone-Modul haben wir für einen Kunden von 10 Lagen auf 6 HDI-Lagen umgestellt -- 18% Materialersparnis bei besserer Signalintegrität.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
IPC-Warnung: Gestapelte Micro Vias
Die IPC warnt vor gestapelten Micro Vias mit 3 oder mehr Ebenen. Brüche in der Kupferverbindung können sich bei Abkühlung “selbst heilen” und sind bei Raumtemperatur nicht detektierbar. Best Practice: Maximal 2 Ebenen stapeln, niemals auf Buried Vias stapeln.
Via-in-Pad
Bei Via-in-Pad wird das Via direkt im Lötpad des Bauteils platziert. Dieser Ansatz spart erheblich Platz, erfordert aber, dass das Via gefüllt und planiert wird (mit Epoxid oder leitfähiger Paste), um Lötsaugen (Solder Wicking) zu verhindern.
Ohne Füllung würde das flüssige Lot beim Reflow-Löten in die Bohrung fließen -- was zu unzureichenden Lötstellen und Zuverlässigkeitsproblemen führt. Die Anforderungen an Via-Abdeckung sind in IPC-4761 definiert.
Einsatzbereich: BGA mit Pitch < 0,8 mm, QFN-Packages (Thermal Pad), LED-Boards mit intensiver Wärmeableitung. Ausnahme: Bei QFN-Thermal-Pads können offene Vias sinnvoll sein, um eingeschlossene Gase entweichen zu lassen.
Stacked und Staggered Vias
Wenn Micro Vias über mehrere Lagen verbunden werden müssen, gibt es zwei Ansätze:
Stacked (Gestapelt)
Vias liegen exakt übereinander. Kürzester Signalweg, höchste Platzdichte -- aber erhöhtes Zuverlässigkeitsrisiko durch thermomechanische Belastung.
Staggered (Versetzt)
Vias sind horizontal versetzt angeordnet. Etwas mehr Platzbedarf, aber deutlich höhere Zuverlässigkeit durch bessere Lastverteilung.
Via-Typen im Vergleich -- Übersichtstabelle
| Eigenschaft | Through-Hole | Blind | Buried | Micro Via | Via-in-Pad |
|---|---|---|---|---|---|
| Verbindung | Alle Lagen | Außen → Innen | Innen → Innen | Benachbarte Lagen | Im Pad (alle Typen) |
| Bohrverfahren | Mechanisch | Mechanisch / Laser | Mechanisch | Laser (UV/CO₂) | Mechanisch / Laser |
| Min. Durchmesser | 0,2 mm | 0,1 mm | 0,2 mm | 0,075 mm | 0,2 mm |
| Aspektverhältnis | Max. 8:1 | Max. 8:1 | Max. 8:1 | Max. 1:1 | Je nach Typ |
| Relative Kosten | € | €€ | €€€ | €€€ | €€+ |
| Typische Anwendung | Standard-PCBs | HDI, BGA-Fanout | Telecom, Aerospace | Smartphones, Medical | BGA < 0,8 mm, QFN |
Wann welchen Via-Typ wählen? -- Entscheidungshilfe
Die Wahl des Via-Typs sollte immer vom einfachsten zum komplexesten gehen. Nutzen Sie diese Entscheidungslogik:
Reicht die Routing-Dichte mit Through-Hole Vias?
→ Ja: Through-Hole verwenden. Fertig.
Fehlt Routing-Platz auf den Außenlagen?
→ Erst prüfen: Sind 2 zusätzliche Lagen günstiger als Blind Vias? Meist ja.
Fehlt Routing-Platz auf allen Lagen?
→ Buried Vias oder Erhöhung der Lagenzahl evaluieren.
BGA-Pitch unter 0,5 mm?
→ Micro Vias + Via-in-Pad sind zwingend erforderlich.
Verbindung über 3+ Lagen mit minimalem Platzbedarf?
→ Staggered Micro Vias bevorzugen. Stacked nur bei max. 2 Ebenen.
“Mein Rat an Entwickler: Starten Sie immer mit Through-Hole Vias und steigern Sie die Komplexität nur, wenn es das Design wirklich erfordert. Sprechen Sie frühzeitig mit Ihrem PCB-Hersteller -- wir können oft Alternativen aufzeigen, die 20-30% günstiger sind als die erste Designidee.”
Hommer Zhao
Gründer & CEO, WellPCB
Kostenfaktoren bei der Via-Wahl
Die Via-Kosten werden von drei Hauptfaktoren bestimmt: Laminierungsschritte, Bohrverfahren und Via-Füllung.
Entscheidend ist die Gesamtkostenbetrachtung: Micro Vias kosten pro Stück mehr, können aber durch Lagenreduktion die Material- und Fertigungskosten des gesamten Boards senken. Bei Prototypen fällt der Kostenunterschied stärker ins Gewicht als in der Serienfertigung, wo sich die Einmalkosten für Werkzeuge auf tausende Platinen verteilen.
Designrichtlinien für zuverlässige Vias
Halten Sie diese IPC-konformen Parameter ein, um eine zuverlässige Fertigung sicherzustellen:
| Parameter | IPC-Klasse 2 | IPC-Klasse 3 | Norm |
|---|---|---|---|
| Kupferschicht (Bohrung) | Ø 20 µm | Ø 25 µm | IPC-6012 |
| Annular Ring (min.) | 50 µm | 50 µm | IPC-6012 |
| Aspect Ratio (Through-Hole) | Max. 8:1 | Max. 8:1 | IPC-2221A |
| Micro Via Tiefe | Max. 0,25 mm | Max. 0,25 mm | IPC-T-50M |
| Via-in-Pad Füllung | Empfohlen | Pflicht | IPC-4761 |
| Stacked Micro Vias | Max. 2 Ebenen | Max. 2 Ebenen | IPC-2226 |
Praxistipp: Stimmen Sie Ihre Via-Parameter frühzeitig mit dem Hersteller ab. Jeder Fertiger hat spezifische Mindestabstände und Bohrdurchmesser, die über die IPC-Normen hinausgehen können. Eine DFM-Prüfung vor der Bestellung spart teure Iterationen.
Häufig gestellte Fragen
Was ist der Unterschied zwischen Blind Via und Buried Via?
Ein Blind Via verbindet eine Außenlage mit Innenlagen und ist von einer Seite der Platine sichtbar. Ein Buried Via verbindet nur Innenlagen miteinander und ist von außen völlig unsichtbar. Buried Vias sind teurer, da sie sequenzielle Laminierung erfordern.
Wie viel teurer sind Blind/Buried Vias gegenüber Through-Hole?
Blind Vias verursachen ca. 30% Aufpreis auf den Board-Preis. Buried Vias können den Preis je nach Anzahl der Laminierungsschritte um 50-100% erhöhen. Prüfen Sie immer, ob zusätzliche Standard-Lagen nicht wirtschaftlicher sind.
Wann lohnen sich Micro Vias?
Micro Vias sind sinnvoll bei BGA-Pitch unter 0,5 mm, wenn Standard-Vias nicht zwischen die Pads passen. Sie können auch wirtschaftlich sein, wenn sie die Gesamtlagenzahl reduzieren -- z.B. von 10 Standard-Lagen auf 6 HDI-Lagen.
Was bedeutet Aspektverhältnis bei Vias?
Das Aspektverhältnis ist das Verhältnis von Platinendicke zu Bohrdurchmesser. Bei einer 1,6 mm dicken Platine mit 0,2 mm Bohrung beträgt es 8:1 -- das Maximum nach IPC-2221A für Through-Hole Vias. Höhere Verhältnisse erschweren die gleichmäßige Kupferbeschichtung.
Muss Via-in-Pad immer gefüllt werden?
Für zuverlässiges Reflow-Löten: Ja. Ungefüllte Vias im Pad verursachen Lötsaugen (Solder Wicking). Einzige Ausnahme: Thermal Pads bei QFN-Packages, wo offene Vias eingeschlossene Gase entweichen lassen.
Sind gestapelte Micro Vias zuverlässig?
Bis 2 Ebenen gelten gestapelte Micro Vias als zuverlässig. Ab 3 Ebenen steigt das Risiko von Kupferbrüchen signifikant. Diese Brüche “heilen” sich bei Raumtemperatur selbst und sind daher im Standard-Test nicht detektierbar. Bevorzugen Sie bei mehr als 2 Ebenen die versetzte (staggered) Anordnung.
Fazit: Der richtige Via-Typ für Ihr Projekt
Die Via-Wahl ist immer ein Kompromiss zwischen Kosten, Routing-Dichte und Zuverlässigkeit. Für die meisten PCB-Designs reichen Through-Hole Vias vollkommen aus. Blind und Buried Vias sind erst bei nachweislichem Platzmangel wirtschaftlich sinnvoll. Micro Vias sind bei HDI-Designs und feinem BGA-Pitch unverzichtbar, können aber durch Lagenreduktion die Gesamtkosten sogar senken.
Der wichtigste Schritt: Besprechen Sie Ihre Via-Strategie frühzeitig mit Ihrem PCB-Hersteller. So vermeiden Sie unnötige Kosten und stellen sicher, dass Ihr Design fertigungsgerecht ist.
Quellen & weiterführende Literatur
- IPC-6012: Qualification and Performance Specification for Rigid Printed Boards
- Altium: Complete Guide to Types of PCB Vias
- Altium: IPC Warning About Microvia Reliability in High-Performance Products
- Altium: Aspect Ratios and Their Importance in Multi-Layered PCBs
- Cadence: Microvia Reliability in High-Density Designs
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