Una vía en una placa de circuito impreso (PCB) es una interconexión chapada que permite que las señales, la energía, la tierra o el calor se desplacen entre las capas de cobre de una placa de circuito impreso. La elección de las vías afecta la densidad de trazado, el costo de fabricación, el rendimiento del ensamblaje, la integridad de la señal y el desempeño térmico; por lo tanto, debe formar parte de la planificación del apilamiento y del diseño para la fabricación (DFM), y no ser un paso de limpieza al final del proceso.
Conclusiones sobre el diseño de vías en placas de circuito impreso
- Una vía de una placa de circuito impreso (PCB) es un orificio metalizado que conecta las capas de cobre en una PCB multicapa.
- Las vías pasantes son la opción estándar de baja complejidad; las vías ciegas, enterradas y las microvías permiten un trazado más denso.
- Las vías en el pad, las vías térmicas y las vías perforadas por la parte posterior resuelven problemas específicos de ensamblaje, térmicos y de alta velocidad.
- Antes de dar luz verde al proyecto, siempre confirma con el fabricante de PCB los detalles sobre el tamaño, la relación de aspecto, los pares de capas, el relleno/recubrimiento y las notas sobre taladrado inverso.
Para muchos diseños estándar de placas de circuito impreso (PCB), las vías de orificio pasante son suficientes. Sin embargo, para los BGA de alta densidad, las placas HDI, las señales de alta velocidad, las almohadillas térmicas o los diseños multicapa compactos, los ingenieros pueden necesitar vías ciegas, vías enterradas, microvías, vías en almohadillas, matrices de vías térmicas o vías perforadas por el reverso.
Esta guía explica qué son las vías de las placas de circuito impreso (PCB), cómo funcionan, cuáles son los principales tipos de vías de PCB y cómo elegir la vía adecuada para un diseño sin generar riesgos innecesarios en la fabricación. Para información relacionada con la planificación, consulta el documento interno Lista de verificación de DFM para PCB y Guía de apilamiento de placas de circuito impreso.
¿Qué es una vía en una placa de circuito impreso?
Una vía de PCB es un orificio metalizado que se utiliza para establecer una conexión eléctrica entre diferentes capas de cobre en una placa de circuito impreso. Entre las categorías más comunes de vías de PCB se encuentran las vías pasantes, ciegas, enterradas, microvías, vías en pad, térmicas y vías perforadas por el reverso.
En una placa de circuito impreso (PCB) de múltiples capas, las pistas, los planos y las almohadillas se distribuyen en capas separadas. Una vía permite que una señal, una red de alimentación, una conexión a tierra o una ruta térmica se desplace verticalmente a través de la estructura de la placa.
Una vía típica presenta varias características básicas:
- Agujero perforado: el orificio creado mediante perforación mecánica o con láser
- Barril de cobre: la pared conductora recubierta que se encuentra dentro del orificio
- A través de pad: el cobre que rodea la vía en las capas conectadas
- Anillo anular: el cobre restante alrededor del agujero perforado
- Antipad: el espacio libre que se debe dejar cuando la vía atraviesa un plano al que no debe conectarse
El ejemplo más sencillo es una vía pasante, que atraviesa la placa de circuito impreso desde la capa superior hasta la inferior. Si el cuerpo de la vía está recubierto de cobre, puede conectar elementos de cobre en cualquier capa con la que entre en contacto. En las capas en las que no se desea establecer ninguna conexión, el diseño utiliza un espacio libre para mantener la vía aislada.
Las vías se utilizan para mucho más que el enrutamiento básico de señales. Los ingenieros de PCB las utilizan para conectar planos de tierra, enrutar la alimentación, sortear paquetes de componentes densos, unir trayectorias de retorno, transferir calor y reducir la congestión en el enrutamiento. En los diseños de alta velocidad, la propia estructura de la vía puede formar parte de la trayectoria de la señal, por lo que su geometría y la longitud no utilizada del cilindro pueden ser importantes.
Una vía de una placa de circuito impreso (PCB) es diferente de un orificio pasante de un componente. Un orificio pasante de un componente está diseñado para recibir un cable, un pin, un conector o un elemento mecánico. Una vía es, principalmente, una interconexión dentro de la placa. Ambos pueden perforarse y recubrirse, pero su propósito de diseño es diferente.
El punto clave desde el punto de vista de la ingeniería es que una vía no es simplemente “un agujero en la placa”. Se trata de un elemento eléctrico, mecánico y de fabricación. Su tamaño, el diámetro de la almohadilla, la extensión entre capas, la relación de aspecto, el recubrimiento, el tratamiento de la máscara de soldadura y su ubicación influyen en la capacidad de fabricar la PCB de manera confiable y en que esta funcione según lo previsto.
¿Cómo funciona una vía en una placa de circuito impreso?
Una vía en una placa de circuito impreso (PCB) funciona al convertir un orificio perforado en una ruta vertical conductora. Después de la perforación, la pared del orificio se recubre con cobre, creando un cilindro de vía que conecta las capas de cobre seleccionadas en una PCB multicapa.
La vía no se conecta automáticamente a todas las capas por las que pasa. Solo se conecta a aquellas capas en las que el diseño incluye una almohadilla de cobre, una pista o una conexión de plano. En las capas en las que la vía no debe conectarse, el diseño de la PCB crea un espacio libre alrededor del cuerpo de la vía. A este espacio libre se le suele llamar «antipad».
Por ejemplo, una vía de orificio pasante puede atravesar físicamente todas las capas de una placa de circuito impreso de 8 capas, pero es posible que solo conecte una pista de señal de la capa 1 con una pista de la capa 3. El resto del orificio continúa a través de la placa, a menos que se elimine mediante un proceso como el taladrado inverso.
En los diseños de baja velocidad, es posible que ese cilindro sin usar no cause problemas. En los diseños de alta velocidad, puede actuar como un trozo de vía y generar reflexiones de señal. El taladrado inverso es un proceso de taladrado de profundidad controlada que se utiliza para eliminar las secciones de cilindro de vía sin usar en los diseños de PCB de alta velocidad.
El proceso de fabricación depende del tipo de vía. Una vía estándar de orificio pasante suele perforarse mecánicamente a través de toda la placa después de la laminación, y luego se recubre con metal. Una vía ciega puede perforarse desde una capa externa hacia una capa interna mediante perforación de profundidad controlada o perforación con láser. Una vía enterrada se forma entre capas internas antes de la laminación final de la PCB.
El rendimiento de Via depende de varios detalles de diseño:
- Diámetro del orificio y tamaño final
- Diámetro de la almohadilla y anillo anular
- Espesor del recubrimiento de cobre
- Relación de aspecto
- Extensión de la capa
- Distancia libre respecto a planos, trazas y almohadillas
- Apertura o elevación de la máscara de soldadura
- Requisitos de llenado, taponado o tapado
Estos detalles no solo afectan a la continuidad eléctrica. Una vía debe poder fabricarse, recubrirse de manera confiable, resistir los ciclos térmicos y comportarse adecuadamente durante el ensamblaje. Una vía colocada demasiado cerca de una almohadilla de soldadura puede absorber la soldadura durante el reflujo. Una vía con una relación de aspecto extrema puede ser difícil de recubrir.
Por eso, antes de su lanzamiento, se debe verificar que el diseño de las vías se ajuste a las capacidades del fabricante de placas de circuito impreso. La herramienta CAD puede definir la vía, pero el fabricante debe perforarla, recubrirla, inspeccionarla y producirla repetidamente con un rendimiento aceptable.
¿Cuáles son los principales tipos de vías en las placas de circuito impreso?
Las vías de los PCB pueden agruparse según las capas que conectan, su método de fabricación o la función que desempeñan en el diseño. Entre las categorías más comunes se encuentran las vías pasantes, ciegas, enterradas, microvías, apiladas, escalonadas, en forma de tienda de campaña, vía en pad, térmicas y perforadas desde el reverso.
En la mayoría de las decisiones de ingeniería, la pregunta clave es sencilla: ¿qué capas deben conectarse y qué compensación es aceptable en cuanto a costo, densidad de enrutamiento, rendimiento y confiabilidad?
Vías pasantes
Una vía de orificio pasante atraviesa toda la placa de circuito impreso, desde la capa superior hasta la inferior. Es el tipo de vía más común en las placas de circuito impreso y suele ser la primera opción para los diseños multicapa estándar.
Las vías de orificio pasante son muy utilizadas porque son confiables, cuentan con un amplio soporte y son relativamente fáciles de fabricar. Son útiles para el enrutamiento general de señales, las conexiones de alimentación y tierra, y en placas en las que la densidad de enrutamiento no está extremadamente limitada.
El inconveniente es que una vía de orificio pasante ocupa espacio a lo largo de todo el apilamiento. Aunque solo tenga que conectar dos capas, el orificio perforado atraviesa todas las capas. Esto puede bloquear los canales de trazado y generar ramales de vía sin usar en diseños de alta velocidad.
Vías ciegas
Un via ciego conecta una capa externa con una o más capas internas sin atravesar toda la placa. Solo es visible desde un lado de la PCB.
Las vías ciegas son útiles cuando los ingenieros necesitan una mayor densidad de trazado cerca de la superficie de la placa. Se utilizan con frecuencia para la distribución densa de componentes, diseños HDI y proyectos en los que las vías pasantes ocuparían demasiado espacio de trazado.
La contrapartida es la complejidad de la fabricación. Las vías ciegas requieren un control de proceso más estricto que las vías de orificio pasante estándar, y la profundidad, el diámetro y la extensión entre capas permitidos dependen de la capacidad del fabricante. Para un diseño HDI, combina esta decisión con la Guía de diseño de placas de circuito impreso de alta densidad (HDI).
Vías enterradas
Una vía enterrada conecta únicamente capas internas y no es visible desde ninguna de las superficies externas. Esto permite liberar las capas superior e inferior para componentes, señales sensibles o trazados adicionales.
Las vías enterradas son útiles en placas de circuito impreso (PCB) multicapa densas, pero por lo general aumentan el costo, ya que se crean durante el procesamiento de las capas internas antes de la laminación final. Deben utilizarse cuando la ventaja en cuanto a la densidad de trazado justifique los pasos adicionales de fabricación.
Microvías
Una microvía es una vía muy pequeña, generalmente perforada con láser, que se utiliza en los diseños de placas de circuito impreso HDI. Las microvías se emplean comúnmente para transiciones cortas entre capas en placas HDI densas y para la distribución de componentes de paso fino.
Dado que las microvías utilizan almohadillas y orificios más pequeños, permiten un trazado más compacto que las vías perforadas mecánicamente. Pueden ser ciegas, enterradas, apiladas o escalonadas, dependiendo de la estructura de capas. La principal desventaja es que requieren capacidad de fabricación HDI y una revisión minuciosa de la confiabilidad.
Via en la almohadilla
La técnica «via-in-pad» consiste en colocar una vía directamente dentro de la almohadilla de un componente. Esta técnica es común en los BGA de paso fino, los paquetes con un gran número de pines y las almohadillas térmicas expuestas, donde no hay suficiente espacio para colocar la vía fuera de la almohadilla.
Las vías en los pads pueden acortar las rutas de enrutamiento y mejorar la densidad, pero suponen un riesgo durante el ensamblaje si no se fabrican correctamente. Las vías perforadas mecánicamente en los pads suelen requerir pasos de fabricación adicionales para evitar que la soldadura se filtre hacia el interior de la vía durante el ensamblaje. En el contexto del ensamblaje, relaciona esta decisión con tu Guía de ensamblaje de BGA.
Vías térmicas
Las vías térmicas transfieren el calor desde una almohadilla de un componente o una zona de cobre hacia los planos internos, el cobre de la parte inferior u otra zona de disipación de calor. Son comunes debajo de los circuitos integrados de potencia, los reguladores de voltaje, los LED y los componentes con almohadillas térmicas expuestas.
Las vías térmicas se utilizan con frecuencia en matrices. Un mayor número de vías puede mejorar la transferencia de calor, pero el diseño también debe controlar el comportamiento de la soldadura. Las vías abiertas en una almohadilla térmica pueden absorber la soldadura durante el reflujo, por lo que puede ser necesario cubrirlas, taparlas o rellenarlas, dependiendo del proceso de ensamblaje.
Vías con perforación trasera
Una vía con perforación trasera es, por lo general, una vía de orificio pasante a la que se le ha eliminado la sección del cilindro no utilizada mediante una operación secundaria de perforación con profundidad controlada. El objetivo es reducir el trozo de vía que puede causar reflexiones de señal en diseños de alta velocidad.
El taladrado inverso es común en placas digitales de alta velocidad, equipos de telecomunicaciones, hardware de redes, servidores y diseños de centros de datos. Aumenta el costo de fabricación, pero puede mejorar la integridad de la señal cuando los ramales de las vías se convierten en un problema de rendimiento. Úsalo junto con el Lista de verificación para el diseño de placas de circuito impreso de alta velocidad.
Tabla comparativa de tipos de vías en placas de circuito impreso
El mejor tipo de vía para una placa de circuito impreso (PCB) depende de la densidad de la placa, la estructura de capas, el paso entre componentes, la velocidad de la señal, la carga térmica y el presupuesto previsto. Usa esta tabla como punto de partida y luego confirma la estructura final con tu fabricante de PCB.
| Por tipo | Capas conectadas | Mejor caso de uso | Ventaja principal | Inconveniente principal | Impacto en los costos | Cuándo evitarlo |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Vía de orificio pasante | De arriba abajo | Ruteo estándar multicapa, alimentación, tierra | Confiable y con un amplio respaldo | Aprovecha el espacio en todo el apilamiento | Bajo | HDI de alta densidad o canales de alta velocidad con ramales largos |
| Vía ciega | De la capa exterior a la capa interior | Ruteo de HDI, conexión de BGA, diseños densos | Libera espacio de enrutamiento en las capas no utilizadas | Fabricación más compleja | De medio a alto | Placas con restricciones de costo que permiten el trazado de rutas mediante vías de orificio pasante |
| Enterrado a través de | De capa interna a capa interna | Enrutamiento interno denso | Mantiene las capas externas disponibles | Requiere un procesamiento interno antes de la laminación final | Alto | Placas sencillas o prototipos con restricciones de densidad poco estrictas |
| Microvía | Por lo general, capas adyacentes | BGA de paso fino, placas HDI | Admite un enrutamiento muy denso | Requiere perforación con láser y control del proceso HDI | Alto | Fabricantes que no cuentan con capacidad cualificada para HDI |
| Via en la almohadilla | Via colocada en una almohadilla de componente | Distribución de pines de BGA, diseños compactos de SMT, almohadillas térmicas | Ahorra espacio y acorta la ruta de enrutamiento | Por lo general, hay que llenarlo y taparlo | Alto | Pads de SMT en los que no se especifica el relleno ni la tapa |
| Vía térmica | Ruta térmica entre las regiones de cobre | Circuitos integrados de potencia, LED, reguladores de voltaje | Mejora la distribución del calor | Si se abre, puede presentar riesgo de filtración de soldadura | De menor a mayor | Almohadillas expuestas sin planificación del control de soldadura |
| Via con taladro trasero | Orificio pasante con el saliente eliminado | Canales de alta velocidad | Reduce los reflejos procedentes de los ramales de las vías | Incorpora perforación con profundidad controlada | De medio a alto | Redes de baja velocidad o diseños sin sensibilidad a las ramificaciones |
Una buena regla de ingeniería consiste en utilizar la vía más sencilla que cumpla con los requisitos del diseño. Las vías de orificio pasante suelen ser la mejor opción por defecto para las placas estándar. Las vías ciegas, las vías enterradas y las microvías se justifican cuando la densidad de trazado o el número de capas así lo requieren.
El «via-in-pad» resulta útil cuando el paso entre componentes o el diseño de la almohadilla térmica no dejan otra opción. Vale la pena considerar el taladrado inverso cuando el tramo de vía no utilizado se convierte en un problema para la integridad de la señal.
¿Cómo se elige el tipo adecuado de vía para una placa de circuito impreso?
Elige la estructura de vías más sencilla que cumpla con los requisitos eléctricos, de trazado, térmicos y de ensamblaje. Las vías pasantes son el punto de partida más seguro. Recurre a vías ciegas, enterradas, microvías, vías en pad, matrices de vías térmicas o perforación inversa solo cuando la densidad, el paso entre componentes, la transferencia de calor o el rendimiento de alta velocidad lo requieran.
Para el trazado estándar de placas multicapa, comience con vías pasantes. Son económicas, confiables y casi todos los fabricantes de PCB las ofrecen. Si hay suficiente área en la placa y suficiente espacio para el trazado, una vía pasante suele ser la opción más segura.
Para el fanout de componentes densos, especialmente alrededor de los BGA, evalúa si el fanout estándar tipo «dog-bone» con vías de orificio pasante es adecuado. Si no lo es, podrían ser necesarias microvías ciegas o vías en el pad. Esta decisión debe tomarse junto con el diseño de capas, ya que el trazado de escape de los BGA depende de a qué capas puedan llegar los primeros canales de trazado.
En los diseños HDI, las microvías suelen ser la principal herramienta de enrutamiento. Permiten utilizar pads más pequeños, una distribución más compacta y transiciones cortas entre capas. Si se requieren varias capas HDI, el diseño puede utilizar microvías apiladas o escalonadas. Las microvías escalonadas ocupan más espacio lateral, mientras que las microvías apiladas requieren una alineación más precisa y un mayor control del proceso.
En el caso de señales de alta velocidad, revisa la transición de la vía como parte de la ruta de la señal. Una vía de orificio pasante puede dejar una sección de barril sin usar que se comporta como un ramal. Si el ramal es demasiado largo para la velocidad de la señal, las opciones incluyen cambiar la capa de trazado, usar una estructura de vía más corta, agregar vías de tierra cerca de la transición o especificar un taladrado inverso.
Para el diseño térmico, utiliza vías térmicas para conectar las almohadillas expuestas o las zonas de cobre calientes a planos de cobre más grandes. El número de vías, el tamaño de los orificios, el espesor del cobre y la conexión de los planos influyen en el flujo de calor. Sin embargo, también hay que tener en cuenta el ensamblaje. Las vías abiertas en una almohadilla de soldadura pueden arrastrar la soldadura durante el reflujo, por lo que puede ser necesario utilizar técnicas de «tenting», taponado, relleno o vías tapadas dentro de la almohadilla.
En los diseños en los que el costo es un factor importante, evita las vías avanzadas a menos que resuelvan un problema específico. Las vías ciegas, las vías enterradas, las vías en pad rellenas, las microvías apiladas y el taladrado inverso añaden pasos al proceso. A veces, una placa ligeramente más grande, una disposición revisada o un número diferente de capas resulta más económico y confiable que forzar una estructura de vías agresiva.
Antes del lanzamiento, confirma tres cosas:
- El fabricante respalda la estructura de las vías.
- Las dimensiones se ajustan a las normas de diseño del fabricante.
- Las instrucciones de fabricación especifican claramente los requisitos de taponado, obturación, relleno, sellado o taladrado inverso.
¿Qué reglas de diseño de vías en placas de circuito impreso deben revisar los ingenieros?
Las reglas de diseño de las vías en placas de circuito impreso (PCB) deben basarse en la tabla de capacidades del fabricante, y no solo en los valores predeterminados del CAD. Es posible que el diseño pase la verificación de reglas de diseño eléctrico (DRC) y, aun así, sea demasiado pequeño, demasiado denso, demasiado profundo o esté mal especificado como para garantizar una fabricación confiable.
Comience por el tamaño del orificio acabado. El orificio acabado es la abertura final recubierta tras el taladrado y el recubrimiento de cobre. El tamaño del taladro suele ser mayor que el del orificio acabado, ya que el recubrimiento reduce la abertura. Si el tamaño acabado es importante para la corriente, el rendimiento térmico, el acceso para pruebas o las notas de fabricación, especifíquelo claramente.
A continuación, revisa la relación de aspecto de la vía. La relación de aspecto compara la profundidad de la vía con el diámetro del orificio perforado. Una vía profunda y estrecha es más difícil de recubrir uniformemente que una vía poco profunda y ancha. Las vías pasantes se ven afectadas por el espesor total de la placa. Las vías ciegas y las microvías se ven afectadas por la profundidad del tramo de capa que conectan.
El diámetro de la almohadilla y el anillo anular también son fundamentales. La almohadilla debe ser lo suficientemente grande como para dejar cobre alrededor del orificio perforado, teniendo en cuenta las tolerancias normales de fabricación. Si el anillo anular es demasiado pequeño, la desviación de la perforación o el desalineamiento de las capas pueden debilitar la conexión.
No se debe ignorar el espacio libre respecto a los planos de cobre. Cuando una vía atraviesa un plano de cobre al que no debe conectarse, el diseño requiere un espacio libre «antipad». Un espacio libre demasiado pequeño puede generar riesgo de cortocircuito. Un espacio libre demasiado grande puede alterar las rutas de retorno de la corriente, especialmente en diseños de alta velocidad.
Las reglas de espaciado son importantes alrededor de los componentes densos. Verifica los espacios libres entre vía y traza, entre vía y pad, y entre vía y vía según el proceso seleccionado. El espaciado mínimo puede ser aceptable en un área pequeña, pero usar valores mínimos en todas partes puede reducir el rendimiento de la fabricación.
El espesor del recubrimiento de cobre influye en la capacidad de conducción de corriente, la transferencia térmica y la confiabilidad mecánica. En el caso de redes de alta corriente o matrices de vías térmicas, es posible que una sola vía pequeña no sea suficiente. Los diseñadores suelen utilizar varias vías en paralelo para reducir la resistencia y distribuir el calor entre los planos.
La configuración de la máscara de soldadura debe ajustarse a la intención del ensamblaje. Es posible que una vía cercana a una almohadilla de soldadura requiera un «tenting» o un tapón. Una vía dentro de una almohadilla puede necesitar rellenarse y taparse. No des por sentado que el fabricante deducirá esto solo a partir del diseño.
Lista de verificación de vías en placas de circuito impreso (PCB) antes del lanzamiento
| Verificar | Por qué es importante |
|---|---|
| Tamaño del orificio final y tamaño de la broca | Confirma que la abertura final del recubrimiento coincide con lo previsto en el diseño |
| Diámetro de la almohadilla y anillo anular | Protege contra la desviación del taladro y la tolerancia en el registro de capas |
| Relación de aspecto | Ayuda a evitar problemas de recubrimiento y de confiabilidad |
| Espaciado entre vías y trazas y entre vías | Reduce el riesgo de faltas y mejora el rendimiento de la producción |
| Distancia libre del plano y tamaño del antipad | Evita conexiones involuntarias entre planos y controla las interrupciones en la ruta de retorno |
| Requisitos para el recubrimiento de cobre | Garantiza la confiabilidad de la corriente, la transferencia térmica y el cilindro |
| Apertura, levantamiento o taponamiento de la máscara de soldadura | Controla el cobre expuesto y el comportamiento del ensamblaje |
| Requisitos de relleno y tapado para «via-in-pad» | Evita que la soldadura se filtre y crea una almohadilla plana apta para soldar |
| Profundidad de taladrado inverso y objetivo de trozo restante | Documenta los requisitos de control de ramales de alta velocidad |
| Par de capas para vías ciegas, enterradas o microvías | Mantiene alineados los archivos de taladrado, el apilamiento y las notas de fabricación |
Un buen diseño de placas de circuito impreso deja suficiente margen de proceso para que la placa se pueda fabricar repetidamente, no solo una vez.
¿Cómo se deben tapar, taponar, rellenar o sellar las vías?
El término «recubrimiento de vías» describe cómo se trata la abertura de una vía durante la aplicación de la máscara de soldadura, la fabricación o la preparación para el ensamblaje. Las opciones comunes de recubrimiento de vías incluyen vías con tentas, vías sin tentas, vías tapadas, vías rellenas y vías con tapa.
Esto es diferente del tipo de vía. Una vía pasante, una vía ciega o una microvía describen la conexión entre capas. Los términos «tenting», «plugging», «filling» y «capping» describen lo que ocurre con la abertura de la vía.
A publicado a través de está cubierto con una máscara de soldadura. El recubrimiento ayuda a proteger el cobre expuesto, reduce el riesgo de cortocircuitos y limita la interacción de la soldadura cerca de las almohadillas de los componentes. Funciona mejor con vías más pequeñas; es posible que las vías más grandes no queden recubiertas por completo o de manera uniforme.
Un publicado a través de queda expuesta. Esto puede ser útil para realizar pruebas, depurar, acceder a fines de prueba o en algunas aplicaciones térmicas; sin embargo, las vías expuestas cerca de las almohadillas de soldadura pueden acumular soldadura o fundente. En ensamblajes de producción densos, las vías sin cubierta deben ser intencionales, no una opción predeterminada.
A conectado a través de tiene la abertura sellada con máscara de soldadura u otro material de sellado. El sellado puede ayudar a evitar que la soldadura, el fundente o la contaminación ingresen al orificio de vía. Suele ser útil cerca de áreas de BGA, regiones de soldadura por ola o diseños sensibles al ensamblaje.
A completado a través de está relleno de material conductor o no conductor. Las vías rellenas se utilizan comúnmente cuando la vía se encuentra dentro de una almohadilla de montaje en superficie. Sin relleno, la soldadura puede filtrarse hacia el interior del orificio durante el reflujo y dejar una unión poco confiable.
A limitado a través de Por lo general, se trata de una vía rellena con un recubrimiento de cobre en la parte superior, lo que crea una superficie plana apta para la soldadura. Esto es común en los diseños de «vía en la almohadilla» (via-in-pad) debajo de los BGA y los componentes SMT de paso fino.
La regla práctica es sencilla: si la vía afecta el proceso de soldadura, especifica claramente el tratamiento. Las notas de fabricación deben indicar qué vías se cubren con una lámina, se taponan, se rellenan, se tapan o se dejan abiertas. No esperes que el fabricante deduzca la intención de ensamblaje basándose únicamente en el diseño.
Imagen recomendada: Sección transversal de protección de vías que muestra vías sin conexión, con conexión, tapadas, rellenas y con tapa. Texto alternativo: “Opciones de recubrimiento de vías en placas de circuito impreso que muestran vías sin conexión, con conexión, tapadas, rellenas y con tapa”.”
¿Qué errores en las vías de los PCB debes evitar?
La mayoría de los problemas relacionados con las vías se deben a que se las trata como simples objetos de diseño en lugar de como estructuras fabricadas. Es posible que una vía pase la verificación DRC en la herramienta de CAD, pero aun así genere problemas de costo, rendimiento, ensamblaje o desempeño más adelante.
Un error común es utilizar vías ciegas o enterradas antes de que sean realmente necesarias. Las vías avanzadas pueden resolver problemas de trazado denso, pero también añaden pasos al proceso de fabricación. En el caso de placas en las que el costo es un factor importante, primero verifica si los cambios en la colocación, en el trazado o en el número de capas pueden resolver el problema con vías estándar de orificio pasante.
Otro error es dejar abiertas las estructuras de vías dentro de las almohadillas. Si una vía se encuentra dentro de una almohadilla SMT y no está rellenada o tapada, la soldadura puede filtrarse hacia el interior del orificio durante el reflujo. Esto puede reducir el volumen de soldadura debajo del componente y provocar uniones débiles, circuitos abiertos, huecos o resultados de ensamblaje inconsistentes.
Los diseños de alta velocidad suelen verse afectados cuando se ignoran los ramales de las vías. Una vía de orificio pasante utilizada para una transición corta entre capas puede dejar un ramal de cobre sin utilizar debajo de la ruta de la señal. A altas velocidades de transmisión de datos, este ramal puede generar reflexiones y degradar la calidad de la señal.
A veces, los diseñadores también se exceden al establecer las dimensiones. Las perforaciones muy pequeñas, los anillos anulares estrechos, los espacios reducidos y las relaciones de aspecto elevadas pueden mejorar la densidad de las rutas, pero también pueden reducir el margen de fabricación. Si esas dimensiones exceden la capacidad estándar del fabricante, la placa podría resultar más cara o menos confiable.
Las vías térmicas pueden generar sus propios problemas si no se tienen en cuenta durante el ensamblaje. Las vías abiertas debajo de una almohadilla expuesta pueden hacer que la soldadura se desprenda de la almohadilla térmica durante el reflujo. Una matriz de vías térmicas debe equilibrar la transferencia de calor con el control de la soldadura, utilizando técnicas de «tenting», taponado o relleno cuando sea necesario.
Antes del lanzamiento, presta atención a estos problemas comunes:
- Vías ciegas o enterradas utilizadas sin justificación de costos
- Via en el pad abierta debajo de los componentes SMT
- Vías térmicas que favorecen la capilaridad de la soldadura
- Relación de aspecto que supera los límites del fabricante
- El anillo anular es demasiado pequeño para garantizar una tolerancia de perforación confiable
- Ramales de vía de alta velocidad que no se han revisado
- Faltan las instrucciones de fabricación para el plegado, el taponado, el relleno, el sellado o el taladrado inverso
- Diferencias en los supuestos entre el diseño, el plano de fabricación y las notas de ensamblaje
Un buen diseño de vías no siempre es el más pequeño ni el más avanzado. Es aquel que cumple con los requisitos eléctricos y, al mismo tiempo, resulta práctico para la fabricación y el ensamblaje.
Preguntas frecuentes sobre las vías en placas de circuito impreso (PCB)
¿Cuál es la diferencia entre una vía y un orificio pasante?
Una vía es una interconexión en una placa de circuito impreso (PCB) que se utiliza para conectar capas de cobre. Un orificio pasante puede referirse a cualquier orificio perforado que atraviese la placa, incluyendo los orificios para componentes, los orificios de montaje y las vías pasantes. En el diseño de PCB, una vía pasante es, específicamente, una vía chapada que conecta las capas desde la parte superior hasta la parte inferior de la placa.
¿Cuáles son los principales tipos de vías en las placas de circuito impreso?
Los principales tipos de vías en las placas de circuito impreso (PCB) son las vías pasantes, las vías ciegas, las vías enterradas, las microvías, las vías en pad, las vías térmicas y las vías perforadas por el reverso. Las vías pasantes son las más comunes. Las vías ciegas, enterradas y las microvías se utilizan cuando la densidad de trazado es mayor. Las vías en pad y las vías térmicas resuelven los problemas de fanout de los componentes o de transferencia de calor.
¿Cuándo debo usar vías ciegas o enterradas?
Utilice vías ciegas o enterradas cuando las vías de orificio pasante estándar ocupen demasiado espacio de trazado o impidan completar un diseño de alta densidad. Son comunes en placas HDI, fanout de BGA de paso fino y diseños multicapa compactos. Dado que aumentan la complejidad de la fabricación, su uso debe justificarse por la densidad, el número de capas o los requisitos de desempeño.
¿Se pueden colocar vías dentro de las almohadillas?
Sí, las vías se pueden colocar dentro de los pads, pero por lo general requieren un proceso de fabricación especial. En el caso de los pads SMT, especialmente los pads BGA, las estructuras de vía dentro del pad suelen rellenarse y recubrirse para crear una superficie plana apta para la soldadura. Dejar una vía abierta en un pad puede provocar la filtración de la soldadura y uniones de soldadura defectuosas.
¿Las vías de los PCB afectan la integridad de la señal?
Sí. A bajas velocidades, los efectos de las vías pueden ser mínimos. A altas velocidades, una vía puede generar discontinuidades de impedancia, interrupciones en la ruta de retorno y ramales de barril sin utilizar que provocan reflexiones. Los diseños de alta velocidad pueden requerir una geometría controlada de las vías, vías de tierra cercanas, transiciones de capa más cortas o perforación inversa.
Conclusión
Las vías de los PCB son elementos pequeños con importantes consecuencias para el diseño. El tipo de vía adecuado depende de la estructura de la placa, la densidad de trazado, el paso entre componentes, la velocidad de la señal, la carga térmica, la capacidad de fabricación y el objetivo de costo.
En el caso de las placas estándar, las vías pasantes suelen ser la opción más segura para empezar. Para diseños densos de HDI o BGA, puede ser necesario recurrir a vías ciegas, vías enterradas, microvías o vías en el pad. En diseños de alta velocidad o térmicos, se debe prestar especial atención a la geometría de las vías, la longitud de los ramales, el método de relleno y el comportamiento de la soldadura.
Antes del lanzamiento, confirma con tu fabricante de PCB la estructura de las vías, las dimensiones, los pares de capas y los requisitos de recubrimiento o relleno. Una estrategia de vías bien especificada ayuda a que el trazado de la placa sea limpio, su fabricación sea confiable y su rendimiento sea el esperado.
