El concepto de fabricación Via del PCB se asemeja a los juegos de contorsión ya que el objetivo es maximizar el espacio disponible. Sin embargo, a diferencia de un contorsionista que goza de la libertad de utilizar cualquier medio disponible para adaptarse a la caja, usted debe seguir reglas específicas en el diseño de sus vias de PCB. Adherirse a estas reglas y pautas es vital para el éxito de su proyecto de diseño de la placa de circuito impreso.
Es indiscutible que las vías desempeñan un papel integral en el proceso de diseño y producción del PCB, pero ¿hasta qué punto las conoce? ¿Cuáles son los distintos tipos de vías y cómo se diferencian entre sí? ¿Por qué se necesitan las vías al diseñar un PCB? En este artículo se presentan todos los aspectos básicos, sin olvidar el proceso de producción de la vía, los tipos primarios y los consejos para el diseño de las vías de los PCB.
1. ¿Qué es una vía del PCB?
Una vía es un orificio de paso de una placa de circuito impreso que se puede utilizar para dirigir un rastro desde la capa superficial de la placa hasta la capa interior y otras capas. Es esencial darse cuenta de que se pueden taladrar las vías del PCB mecánicamente, y que se pueden platear para crear conexiones eléctricas.
Las vías son vitales en las placas de varias capas, que son difíciles de diseñar y producir. Crean rutas para el suficiente flujo de corriente eléctrica y térmica entre las diferentes capas de la placa. En un lenguaje común, las vías son básicamente "canales" que varían en tamaño y tipo.
2. Tipos de vías de PCB
A través de un agujero... atraviesa la placa de circuito impreso desde la parte superior a la inferior, y puedes usarlo para conectar cualquier capa de tu placa. Una vía de paso es la más común y más fácil de hacer.
Vía ciega: puedes usar una vía ciega para conectar la capa superficial de tu placa con la siguiente capa. La llamamos vía ciega porque no se puede ver en la otra parte de la placa.
Vía enterrada... Puedes usarla para unir la capa interna de tu placa. La llamamos una vía enterrada porque no puedes verla en la superficie del PCB.
3. Componentes de una vía
Barrera... Es un tubo conductor que llena el agujero percolado.
La almohadilla... une todos los extremos del barril a los componentes o rastros.
Antipad: es un agujero de separación entre el barril y la capa no conectada.
4. Vía del PCB: Micro vías y apiladas
Las microvías tienen diámetros más pequeños que las vías de paso, y puedes perforarlas con láser. También es bueno señalar que puedes usar las microvías en tableros de interconexión de alta densidad (HDI).
Las microvías tienen profundidades de menos de dos capas porque es difícil chapar el cobre en su interior. Por lo tanto, cuanto menor sea el diámetro de la vía, mayor será la capacidad de lanzamiento del baño de revestimiento para establecer el revestimiento de cobre químico.
Podemos clasificar las microvías en vías apiladas y escalonadas, dependiendo de su posición en las capas del tablero.
Vías apiladas- Se pueden crear vías apiladas apilándolas unas sobre otras en distintas capas.
Vías escalonadas- Las dispersas en varias capas, y son un poco caras.
Vias de salto- Las pasas a través de una capa y te aseguras de que no hay contacto eléctrico con esa capa. Esto significa que la capa salteada no creará un enlace eléctrico con la vía.
5. Vía del PCB: Via-In-Pad
La alta velocidad de la señal, la densidad de los componentes del PCB y el grosor impulsaron la invención de la técnica "via-in-pad". Puedes usar VIPPO y estructuras de vía estándar para crear la capacidad de enrutamiento y las características de integridad de la señal.
5.1 ¿Qué es Via-In-Pad?
En las vías estándar, los fabricantes dirigen el rastro de la señal desde el pad hasta las vías. Lo hacen para evitar que la capa de soldadura se filtre en las vías. En un Via-in-pad, usted debe colocar sus vías en la almohadilla del componente de montaje externo.
Lo primero que debe hacer es llenar la vía con un epoxi no conductor basado en los requisitos del fabricante de su PCB. Luego, sería mejor si taparas la vía y la cubrieras para recuperar el espacio terrestre. Por esta razón, la vía de la señal se estira, eliminando el impacto oportunista de la inductancia y la capacitancia.
También es bueno notar que la vía en el panel alberga pequeños tamaños de paso y minimiza el tamaño general de su placa. Esta técnica es la más adecuada para las partes de la huella BGA.
Deberías implementar el proceso de back-drilling con tu via-in-pad para lograr mejores resultados. Realiza el back-drilling para eliminar los ecos de la señal en las partes restantes de tu via.
6. La importancia de las vías cuando se diseña un PCB
Si tienes un simple tablero de circuitos, puede que no necesites vías. Pero necesitas vías cuando se trata de una placa de varias capas, como se mencionó anteriormente.
Las vías le ayudarán a establecer una excelente densidad de componentes en los tableros de varias capas.
Además, también aumentan la densidad de trazas en las placas multicapa, ya que puedes pasarlas por encima y por debajo de cada una en diferentes direcciones. Los Vias permiten que los diversos rastros se conecten entre sí. En este caso, actúan como factores de conexión vertical.
Si no se incorporan las vias en un proceso de enrutamiento de placas multicapa, se terminará por colocar los componentes de forma densa.
Por último, se necesitan vías para facilitar la transmisión de señales y energía entre las capas. Si no desea utilizar vías, debe enrutar sus componentes de PCB en un solo plano. Recuerde, las partes montadas en superficie en un PCB de varias capas hacen imposible encaminar los componentes en un solo plano.
7. Cómo hacer una vía en el PCB
Sería mejor hacer las vias durante el proceso de diseño de la placa de circuito a menos que tengas una pistola de remaches de bricolaje.
Primero, perfora los agujeros a través de las almohadillas de cobre de tu placa.
En segundo lugar, aplicar un producto químico en los agujeros perforados para licuar el epoxi en las capas internas del PCB. Además, esto destapará aún más las capas internas de los pads de cobre.
Por último, aplique un poco de cobre en los agujeros con revestimiento electrolítico.
La mayoría de los fabricantes de placas de circuito colocan vías de sacrificio en partes de la placa de diseño. Luego las cortan y escanean las secciones transversales para determinar la eficiencia del proceso de electrocobertura.
Puede ver este vídeo para entender mejor cómo hacer las vías en el PCB.
8. Consejos geniales de diseño de PCB para Vias
A continuación se presentan algunos consejos geniales que deberías considerar al usar las vías en tu proyecto de diseño de circuitos.
- Ayudaría si empleara al máximo las estructuras de las vías en su diseño de PCB.
- En caso de que esté apilado entre las vías apiladas y escalonadas, vaya por las vías escalonadas porque puede que necesite rellenar y planear las vías apiladas.
- Minimice la relación de aspecto tanto como pueda para lograr un excelente rendimiento eléctrico y eficiencia de la señal. Además, reduzca el ruido, la interferencia y la interferencia electromagnética.
Utilice vías más pequeñas.
- Esto le permitirá crear una tarjeta HDI de calidad minimizando la capacitancia e inductancia parásita.
- Siempre llene las almohadillas de las vías, a menos que existan dentro de las almohadillas térmicas.
- Recuerde que la matriz de la almohadilla donde fijará un BGA puede consistir en vías pasantes y ciegas. Con esto en mente, llénelas y aplánelas para evitar comprometer las uniones de soldadura.
- Incluya las vías en las almohadillas térmicas QFN para permitir que la soldadura se mueva rápidamente a los planos de transmisión.
- Recuerde, las vías facilitan que las uniones de soldadura de las almohadillas térmicas y la soldadura de barras no obstruyan el conjunto durante el diseño del PCB. Esto puede dificultar la creación de uniones de soldadura de calidad dentro de las uniones QFN.
- Puede utilizar un taller de montaje en lugar de una vía de paso en el caso de las almohadillas térmicas. Ayudaría si introdujeras aberturas diseñadas para el cristal de la ventana dentro de la plantilla de la capa de soldadura en la parte superior de la almohadilla para conseguirlo. Haciendo esto, te librarás de los efectos de la fusión de la soldadura y la salida de gases durante el montaje.
- Lo mejor sería que busques el menor rastro y a través de la separación de las partes enrutadas.
- Revise a través de la ubicación de sus paquetes BGA.
- Recuerda siempre llenar tu ensamblaje via-in-pad.
- Para el ensamblaje de huesos de perro, aísla cada vía de su almohadilla usando un rastro corto predeterminado.
- La documentación de tu PCB debe tener una plantilla de perforación con códigos de características y puntos X-Y para cada agujero.
- Las plantillas Gerber deben contener las vías para tapar los agujeros si es necesario.
8.1 Requisitos de las vías para el tipo y el tratamiento
Para evitar problemas de placa de circuito con su fabricante, debe definir sus requisitos de vía en consecuencia para obtener lo que necesita. Además, también puede crear un documento separado para cada conjunto de vías que utilice en el diseño.
8.2 ¿Qué tamaño deben tener las vías?
Siempre confirme el tamaño mínimo de la perforación y el anillo anular que utiliza su fabricante. Los taladros mecánicos estándar suelen tener más de 12 millas de diámetro. Por lo tanto, el fabricante puede agregar gastos para atender cualquier taladro roto.
Además, los anillos anulares suelen tener un diámetro superior a 6 milímetros para la fabricación normal. Por lo tanto, la menor de las vías que usted hace debe tener un agujero de 12 milímetros de diámetro, y la almohadilla debe ser el doble del tamaño del agujero.
8.3 ¿Qué tipo de vía debería usar?
El tamaño y el papel de su PCB debe determinar el tipo de vías que seleccione para el diseño de la placa de circuito. Si planea usar su PCB para una computadora grande y antigua, lo más probable es que requiera un diseño de placa de circuito que se alinee bien con las versiones antiguas. Un estándar más nuevo puede ser incapaz de adaptarse al aparato en cuestión.
Las vías de paso son las más rentables para su uso. Debería contactar con su fabricante para deliberar sobre las vías ciegas y enterradas antes del diseño de la placa de circuito impreso para decidir sus capacidades.
8.4 ¿Cuándo debo usar una vía?
Las vías actúan como caminos para conducir las señales y la energía térmica de una capa a otra. Básicamente, cuanto más disipa su CI la energía, más vías requiere para unir su almohadilla térmica a las capas superficiales, distribuyendo el calor.
Para los componentes del tablero que soportan energía, o señales rápidas, debe aplicar varias vías para unir las capas. Además, es bueno tener numerosas vías en lugar de una sola vía grande. Esta técnica minimiza la inductancia y proporciona vías de corriente extra si una de las vías falla.
Conclusión
Como se ha visto en la discusión, hay una gran variedad de vías que se pueden seleccionar cuando se trata de diseño de PCB. Para las modernas placas miniaturizadas, las microvías son las más adecuadas para su uso en máquinas con varias características.
Las vías del PCB son muy importantes, especialmente en las placas de circuitos multicapa. Sin las vías, será bastante difícil fabricar placas de capas fiables y de calidad. Es crucial contar con un equipo de profesionales que puedan considerarle a través de los requisitos de tipo y tratamiento para evitar obtener los productos finales equivocados. Póngase en contacto con nosotros hoy para obtener un presupuesto de productos y servicios de placas de circuitos.