Via PCB: Pengertian, Fungsi, Jenis dan Cara Menghubungkan Jalur Antar-Layer

Dalam desain Printed Circuit Board (PCB), jalur tembaga tidak selalu berada pada satu lapisan saja. Pada PCB dengan dua layer atau lebih, jalur listrik perlu berpindah dari satu layer ke layer lainnya. Untuk melakukan perpindahan tersebut digunakan sebuah bagian kecil yang disebut via. Via merupakan salah satu elemen penting dalam desain PCB multilayer karena memungkinkan koneksi listrik dibuat secara vertikal melalui papan PCB. Dengan penggunaan via yang tepat, jalur dapat dipindahkan dari Top Layer ke Bottom Layer atau bahkan menghubungkan beberapa layer internal. 

 

Selain membantu menghubungkan jalur antar-layer, via juga dapat digunakan untuk menghubungkan ground plane, membantu routing jalur yang padat, serta mendukung desain PCB dengan ukuran yang lebih kecil. Pada artikel ini akan membahas tentang pengertian via PCB, fungsi via, jenis-jenis via, cara kerja via, dan cara menghubungkan jalur antar-layer pada PCB.

Apa Itu Via pada PCB?

Tampilan visualisasi 3D dari lubang via. Terlihat lubang bor presisi yang dilapisi material konduktor untuk menghubungkan dua lapisan layer secara fisik

Via adalah lubang kecil berlapis tembaga pada PCB yang digunakan untuk membuat koneksi listrik antara dua atau lebih layer PCB. Secara sederhana, via dapat dianggap sebagai jembatan vertikal yang menghubungkan jalur tembaga pada layer yang berbeda. Contohnya, sebuah jalur sinyal berada pada Top Layer, tetapi karena keterbatasan ruang jalur tersebut harus dipindahkan ke Bottom Layer. Via dapat ditempatkan pada titik perpindahan tersebut. Alurnya dapat digambarkan seperti berikut:

Top Layer → Via → Bottom Layer

Pada PCB multilayer, koneksi dapat melibatkan beberapa layer:

Top Layer → Via → Inner Layer → Via → Bottom Layer

Struktur via umumnya terdiri dari lubang yang dilapisi tembaga (plated hole) sehingga bagian tersebut dapat menghantarkan listrik dari satu layer ke layer lainnya.

 

Baca juga: Trace PCB: Pengertian, Fungsi, Jenis dan Cara Menentukan Jalur Tembaga pada PCB 

Fungsi Via pada PCB

Via memiliki beberapa fungsi penting dalam proses routing PCB. Penggunaannya tidak hanya untuk memindahkan jalur, tetapi juga dapat mendukung distribusi ground dan power.

1. Menghubungkan Jalur Antar-Layer

Fungsi utama via adalah menghubungkan jalur tembaga pada layer yang berbeda. Misalnya, sebuah jalur pada Top Layer mengalami hambatan karena terdapat komponen atau jalur lain. Jalur tersebut dapat dipindahkan ke Bottom Layer menggunakan via.

Top Layer → Via → Bottom Layer

Dengan cara ini, desainer dapat memperoleh ruang routing tambahan.

2. Membantu Proses Routing PCB

Pada PCB yang memiliki banyak komponen dan jalur, routing pada satu layer saja dapat menjadi sulit. Via memungkinkan jalur berpindah layer sehingga jalur dapat melewati area yang sebelumnya tidak dapat digunakan. Hal ini sangat berguna pada PCB multilayer atau desain PCB dengan kepadatan komponen tinggi.

3. Menghubungkan Ground Plane

Via juga sering digunakan untuk menghubungkan jalur atau area GND pada beberapa layer. Contohnya, sebuah PCB memiliki ground plane pada layer internal. Via dapat digunakan untuk menghubungkan pad atau copper area GND ke ground plane tersebut. Penggunaan beberapa via GND di sekitar area tertentu juga dapat membantu membuat koneksi ground yang lebih baik.

4. Menghubungkan Power Plane

Selain ground, via dapat digunakan untuk menghubungkan jalur power ke layer lain. Misalnya, jalur VCC pada Top Layer perlu terhubung dengan power plane pada inner layer. Via dapat digunakan sebagai titik koneksi antara keduanya.

5. Membantu Menghemat Ruang PCB

Dengan menggunakan beberapa layer dan via, jalur tidak harus dibuat panjang pada satu permukaan PCB. Jalur dapat berpindah layer sehingga penggunaan ruang pada papan menjadi lebih efisien. Hal ini menjadi semakin penting pada perangkat elektronik yang membutuhkan PCB berukuran kecil dan padat.

Bagaimana Cara Kerja Via pada PCB?

Cara kerja via pada PCB pada dasarnya adalah menyediakan jalur konduktif yang menghubungkan satu lapisan tembaga dengan lapisan lainnya. Ketika sebuah jalur pada copper layer perlu berpindah ke layer yang berbeda, via digunakan sebagai penghubung antara kedua layer tersebut. Secara fisik, via berbentuk lubang kecil pada PCB yang bagian dinding dalamnya dilapisi tembaga. Lapisan tembaga tersebut bersifat konduktif sehingga memungkinkan sinyal atau arus listrik mengalir dari satu copper layer ke copper layer lainnya melalui lubang via.

 

Dalam proses pembuatan PCB, lubang untuk via dibuat menggunakan proses drilling. Setelah lubang terbentuk, bagian dinding dalam lubang kemudian diberi lapisan tembaga melalui proses copper plating. Proses ini menghasilkan permukaan konduktif di sepanjang dinding lubang sehingga via dapat membentuk koneksi listrik antar-layer.

 

Sebagai contoh, jika sebuah jalur pada Copper Layer 1 perlu terhubung dengan jalur pada Copper Layer 2, via dapat ditempatkan pada titik pertemuan tersebut. Lapisan tembaga pada bagian dalam lubang akan menghubungkan kedua layer sehingga koneksi listrik tetap dapat berlangsung meskipun jalurnya berpindah lapisan.

 

Dengan demikian, fungsi utama via adalah menyediakan koneksi listrik vertikal antar-layer PCB, sehingga routing dapat dilakukan dengan lebih fleksibel pada papan PCB yang memiliki dua atau lebih lapisan tembaga.

Jenis-jenis Via pada PCB

Tidak semua via memiliki struktur dan fungsi yang sama. Pada desain PCB, beberapa jenis via yang umum digunakan adalah through-hole via, blind via, buried via, dan microvia.

1. Through-Hole Via

Through-hole via adalah jenis via yang lubangnya melewati seluruh ketebalan PCB. Via ini dapat menghubungkan beberapa layer sekaligus, mulai dari layer paling atas hingga layer paling bawah. Contoh sederhana:

Top Layer → Inner Layer → Bottom Layer

Through-hole via merupakan salah satu jenis via yang paling umum digunakan karena struktur dan proses pembuatannya relatif sederhana.

Kelebihan Through-Hole Via

- Struktur relatif sederhana.

- Banyak digunakan pada PCB dua layer maupun multilayer.

- Proses produksinya relatif umum.

- Dapat menghubungkan Top Layer dan Bottom Layer.

Kekurangan Through-Hole Via

- Lubangnya melewati seluruh PCB.

- Dapat menggunakan ruang pada inner layer yang sebenarnya tidak membutuhkan koneksi.

- Kurang efisien untuk PCB dengan kepadatan sangat tinggi.

2. Blind Via

Blind via adalah via yang menghubungkan outer layer dengan salah satu inner layer, tetapi tidak melewati seluruh PCB. Contohnya:

Top Layer → Inner Layer

atau:

Bottom Layer → Inner Layer

Blind via digunakan ketika koneksi hanya diperlukan sampai layer tertentu. Karena tidak melewati seluruh papan, blind via dapat membantu menghemat ruang pada desain PCB multilayer.

3. Buried Via

Buried via merupakan via yang berada di antara inner layer dan tidak terhubung langsung dengan Top Layer atau Bottom Layer. Contohnya:

Inner Layer 1 → Inner Layer 2

Via tersebut berada di dalam struktur PCB sehingga tidak terlihat dari permukaan luar. Buried via dapat digunakan pada desain PCB multilayer yang membutuhkan routing dengan tingkat kepadatan tinggi.

4. Microvia

Microvia adalah via dengan ukuran sangat kecil yang umumnya digunakan pada PCB dengan kepadatan tinggi. Microvia banyak ditemukan pada teknologi seperti HDI (High Density Interconnect). Microvia dapat digunakan untuk menghubungkan layer yang berdekatan dan membantu mengurangi kebutuhan ruang untuk routing. Karena ukurannya kecil dan proses produksinya lebih kompleks, penggunaan microvia biasanya membutuhkan kemampuan manufaktur PCB yang sesuai.

Perbedaan Jenis Via pada PCB

Secara sederhana, perbedaan beberapa jenis via dapat dilihat dari jalur layer yang dihubungkannya.

Jenis Via	Koneksi	Penggunaan Umum
Through-Hole Via	Menembus seluruh PCB	PCB umum dan multilayer
Blind Via	Outer layer ke inner layer	PCB multilayer
Buried Via	Inner layer ke inner layer	PCB multilayer dengan routing padat
Microvia	Layer berdekatan dengan ukuran kecil	HDI dan PCB kepadatan tinggi

Pemilihan jenis via harus disesuaikan dengan struktur layer PCB, kebutuhan routing, kemampuan manufaktur, dan biaya produksi.

Cara Menghubungkan Jalur Antar-Layer Menggunakan Via

Penggunaan via pada software desain PCB biasanya dilakukan ketika jalur perlu berpindah dari satu layer ke layer lainnya.

1. H3: Langkah 1 — Tentukan Jalur yang Akan Dipindahkan

Pertama, tentukan jalur yang tidak dapat dilanjutkan pada layer saat ini. Misalnya jalur berada pada Top Layer, tetapi di depan jalur terdapat area yang tidak dapat dilewati.

2. H3: Langkah 2 — Tambahkan Via

Tempatkan via pada titik yang sesuai di jalur tersebut. Via harus memiliki ukuran yang sesuai dengan aturan desain PCB dan kemampuan manufaktuf.

3. H3: Langkah 3 - Pindahkan Routing ke Layer Lain

Setelah via ditempatkan, jalur dapat dilanjutkan pada layer lain. Contohnya:

Top Layer → Via → Bottom Layer

Pada software PCB, proses ini biasanya dilakukan ketika sedang menggunakan fitur interactive routing atau routing manual.

4. H3: Langkah 4 - Lanjutkan Jalur

Setelah berpindah layer, lanjutkan jalur menuju pad atau koneksi berikutnya. Contohnya:

Komponen A → Top Layer → Via → Bottom Layer → Komponen B

Dengan cara ini, satu koneksi dapat melewati area yang sulit dirouting pada layer sebelumnya.

5. H3: Langkah 5 — Jalankan DRC

Setelah routing selesai, lakukan Design Rule Check (DRC) untuk memastikan penggunaan via dan jalur tidak melanggar aturan desain. DRC dapat membantu menemukan masalah seperti:

- Jarak antar jalur terlalu dekat.

- Via terlalu dekat dengan objek lain.

- Clearance tidak memenuhi aturan.

- Jalur tidak terhubung dengan benar.

- Ukuran lubang atau pad tidak sesuai aturan desain.

Parameter Penting pada Via PCB

Saat membuat via, terdapat beberapa parameter yang perlu diperhatikan.

1. Via Diameter

Via diameter merupakan diameter keseluruhan bagian tembaga pada via. Ukuran ini harus disesuaikan dengan kebutuhan desain dan kemampuan proses produksi PCB.

2. Drill Diameter

Drill diameter adalah ukuran lubang pada bagian tengah via. Contohnya, sebuah via dapat memiliki ukuran pad tertentu dengan lubang drill yang lebih kecil di bagian tengah.

3. Annular Ring

Annular ring adalah area tembaga yang mengelilingi lubang drill. Secara sederhana:

Annular Ring = Radius Pad − Radius Drill

Annular ring yang cukup membantu memastikan koneksi tembaga tetap aman di sekitar lubang.

4. Clearance

Clearance adalah jarak antara via dengan objek lain seperti jalur, pad, copper pour, atau komponen. Nilai clearance harus mengikuti design rules yang digunakan pada proyek PCB.

5. Via Position

Posisi via juga perlu diperhatikan. Via sebaiknya ditempatkan pada lokasi yang tidak mengganggu komponen, jalur lain, atau area mekanis PCB.

Via untuk Ground pada PCB

Salah satu penggunaan via yang umum adalah untuk koneksi ground. Misalnya terdapat copper pour GND pada Top Layer dan Bottom Layer. Via GND dapat digunakan untuk menghubungkan kedua area tersebut. Konsep sederhananya:

Top GND Copper → Via → Bottom GND Copper

Pada beberapa desain, sejumlah via ditempatkan di sekitar area ground tertentu. Susunan seperti ini sering disebut via stitching. Via stitching dapat membantu menghubungkan area ground pada beberapa layer secara lebih konsisten. Namun, jumlah dan posisi via tetap harus disesuaikan dengan kebutuhan desain serta aturan manufaktur PCB.

Via Stitching pada PCB

Via stitching adalah teknik menggunakan beberapa via untuk menghubungkan area tembaga yang memiliki net yang sama pada beberapa layer PCB. Teknik ini paling sering diterapkan pada ground plane, sehingga area ground pada satu layer dapat terhubung dengan area ground pada layer lainnya melalui sejumlah via.

 

Pada sebuah PCB yang memiliki ground plane di top layer dan bottom layer, misalnya, beberapa via dapat ditempatkan pada titik-titik tertentu untuk membuat koneksi antara kedua area ground tersebut. Via-via tersebut berfungsi sebagai penghubung vertikal sehingga koneksi ground antar-layer menjadi lebih terintegrasi.

 

Selain menghubungkan ground plane, via stitching pada PCB dapat digunakan untuk membantu pengelolaan jalur return dan struktur ground pada desain tertentu. Penempatannya biasanya disesuaikan dengan kebutuhan rangkaian, layout PCB, serta karakteristik sinyal yang digunakan.

 

Meskipun demikian, penggunaan via stitching sebaiknya tidak dilakukan secara berlebihan. Jumlah dan posisi via perlu ditentukan berdasarkan kebutuhan desain agar tidak mengganggu routing, penempatan komponen, maupun aturan manufaktur PCB. Dengan perancangan yang tepat, via stitching dapat membantu membangun koneksi ground antar-layer yang lebih terstruktur.

Kesalahan yang Perlu Dihindari Saat Menggunakan Via

Penggunaan via yang tidak tepat dapat menyebabkan masalah pada proses routing maupun produksi PCB.

1. Menggunakan Via Terlalu Banyak

Via memang membantu routing, tetapi penggunaan yang berlebihan dapat membuat desain menjadi lebih padat. Gunakan via ketika memang diperlukan untuk perpindahan layer atau kebutuhan koneksi tertentu.

2. Tidak Memperhatikan Clearance

Via yang terlalu dekat dengan jalur atau pad lain dapat menyebabkan pelanggaran DRC atau bahkan masalah saat produksi.

3. Tidak Memperhatikan Kemampuan Manufaktur

Tidak semua produsen PCB dapat membuat semua jenis via dengan spesifikasi yang sama. Sebelum menggunakan blind via, buried via, atau microvia, periksa kemampuan manufaktur PCB yang digunakan.

4. Mengabaikan Ukuran Drill

Ukuran drill yang terlalu kecil dapat meningkatkan kompleksitas proses produksi. Oleh karena itu, drill size perlu disesuaikan dengan kemampuan fabrikasi PCB.

5. Menempatkan Via pada Area yang Tidak Tepat

Via yang ditempatkan terlalu dekat dengan komponen, lubang mekanis, atau area tertentu dapat menyebabkan masalah saat PCB dirakit atau digunakan.

Via dan Hubungannya dengan PCB Multilayer

Pada PCB multilayer, via menjadi semakin penting karena jumlah layer yang digunakan lebih banyak. Misalnya sebuah PCB memiliki empat layer:

- Layer 1: Top Layer

- Layer 2: Inner Layer

- Layer 3: Inner Layer

- Layer 4: Bottom Layer

Jalur dapat berpindah dari satu layer ke layer lain menggunakan jenis via yang sesuai. Contoh sederhana:

Top Layer → Via → Inner Layer

atau:

Inner Layer → Via → Bottom Layer

Dengan pengaturan tersebut, proses routing PCB multilayer dapat dilakukan dengan lebih fleksibel.

Via pada Software Desain PCB

Berbagai software desain PCB menyediakan fitur untuk membuat dan mengatur via. Pada saat melakukan routing, pengguna biasanya dapat menambahkan via untuk memindahkan jalur ke layer lain. Beberapa parameter yang dapat diatur antara lain:

- Diameter via.

- Drill size.

- Layer yang terhubung.

- Clearance.

- Via type.

- Design rule.

Pada software seperti KiCad, Altium Designer, EasyEDA, dan software PCB lainnya, pengaturan via dapat ditemukan pada proses routing atau pengaturan design rules.

Hubungan Via dengan Routing, Trace, dan Layer PCB

Via tidak dapat dipisahkan dari beberapa elemen utama dalam desain PCB. Trace berfungsi membawa sinyal atau daya secara horizontal pada sebuah layer. Via memungkinkan koneksi berpindah secara vertikal antar-layer. Sedangkan layer PCB menyediakan tempat bagi trace dan area tembaga. Secara sederhana, hubungan ketiganya dapat digambarkan seperti berikut:

Trace → Via → Trace

atau:

Top Layer → Via → Bottom Layer

Dengan kombinasi tersebut, desainer dapat membuat jalur yang lebih fleksibel pada PCB.

Tips Memilih dan Menggunakan Via PCB

1. Gunakan ukuran via sesuai kemampuan manufaktur PCB.

2. Perhatikan drill diameter dan annular ring.

3. Pastikan clearance sesuai design rules.

4. Gunakan via hanya ketika memang diperlukan.

5. Gunakan blind, buried, atau microvia jika memang dibutuhkan oleh desain.

6. Perhatikan posisi via terhadap komponen dan lubang mekanis.

7. Jalankan DRC setelah proses routing selesai.

8. Periksa aturan fabrikasi dari produsen PCB sebelum melakukan produksi.

 

Baca juga: Pick and Place File PCB: Fungsi, Isi Data, dan Perannya dalam Perakitan SMT

 

 

 

 

 

 

 

Siap Untuk Membuat Proyek Impianmu Menjadi Kenyataan?

Klik di sini untuk chat langsung via WhatsApp dan dapatkan dukungan langsung dari tim ahli kami!