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¿Cuánto sabe realmente sobre vias, uno de los componentes básicos del diseño de PCB?

Vias son un elemento básico del diseño de PCB. Pero antes de que pueda decidir si utilizar enterrados, ciegos o mediante vías, debe comprender qué son en realidad y qué hacen para su tablero.

Este artículo servirá de guía a través de información básica.

Via Basics

¿Qué es una vía?

Los Vias se utilizan para unir eléctricamente y térmicamente trazas, almohadillas y polígonos en diferentes capas de una PCB. Los Vias son cilindros de cobre que se colocan o forman en agujeros que se han perforado en una PCB.

¿Qué es un Via Pad?

Los Vias requieren una cantidad mínima de cobre en una capa para una conexión adecuada, por lo que, en la mayoría de los casos, se coloca una almohadilla (círculo de cobre llamado anillo anular) en el extremo de trazas estrechas para aumentar el material disponible para una conexión.

¿Qué es un antipad?

Alrededor de la almohadilla vía hay un área sin cobre conocida como "antipad", que aísla la almohadilla del cobre circundante.

Dos trazas (izquierda) que pertenecen a la misma red están en capas adyacentes de una PCB. Las trazas se expanden en el área de conexión con las almohadillas vía y se unen con una vía (derecha).

¿Cómo se hacen las vias?

A menos que esté en casa con un bricolaje a través de una pistola de remaches en un tablero de 2 capas, las vías se crean durante el proceso de fabricación de PCB.

Brevemente, los orificios se perforan a través de almohadillas de cobre en la PCB, se coloca un químico en el orificio para disolver el epoxi en las capas internas para exponer aún más las almohadillas de cobre de la capa interior. Finalmente, se coloca un poco de cobre en el orificio con galvanoplastia.

Para ver una animación de cómo se hacen las tablas (incluidas las vías), vea este video:

La mayoría de los fabricantes de PCB colocarán vías de sacrificio en sus PCB en una sección de la placa de producción. Luego se cortan las vías y se examinan las secciones para determinar la efectividad del proceso de galvanoplastia.

Un corte transversal de una vía. Imagen utilizada cortesía de Data Respons

¿Cuándo debo usar Vias?

Vias proporciona un camino para que la energía eléctrica y térmica se mueva de una capa a otra en su tablero. En general, cuanto más energía disipa un IC, más vías debe tener para conectar su almohadilla térmica a las capas de cobre subyacentes que pueden distribuir la energía térmica.

¡Una almohadilla térmica para el QFN IC tiene 64 vías! Imagen utilizada cortesía de Bittele Electronics Inc.

Para partes de su circuito que transportan energía, o señales rápidas, use varias vías para conectar capa a capa. En general, es mejor tener varias vías más pequeñas que una vía grande. La opción de diseño reduce la inductancia y proporciona rutas adicionales para la corriente en caso de que una de las vías falle.

Tipos de via

Hay tres tipos básicos de vías:

• Vías ciegas: conectar una capa exterior a una capa interior
• Vias enterradas: conecta dos capas interiores
• A través de las vías: conectar dos capas exteriores

Una representación visual básica de una vía ciega, una vía enterrada y una vía. La naranja aquí representa capas de PCB y las barras amarillas representan las vías, ya que conectan las capas de manera diferente. Imagen creada por Mark Hughes.

Para un tablero simple de dos capas, su única opción es a través de. Para tableros con más de dos capas, también puede especificar vías ciegas o enterradas en su diseño (a un costo mayor).

A menudo, es necesario que una vía forme una conexión eléctrica entre una capa interna y una capa externa. El uso de un orificio pasante a través de dichas situaciones coloca un orificio no utilizado (y posiblemente una almohadilla no utilizada) en otras capas, y esto consume el estado real de PCB e interfiere con el enrutamiento. Una ciega por medio de este problema resuelve este problema, pero la velocidad del ciego es alta debido a los costos, a las preocupaciones de confiabilidad y la dificultad de la resolución de problemas.

A través de un orificio pasante para una pila de 6 capas, con almohadillas no funcionales presentes (izquierda) y retiradas (derecha)

¿Qué tipo debo usar?

Por lo general, las vías son las más económicas para incluir en su diseño. Deben discutirse las vías ocultas y ocultas con su fabricante antes de diseñar la placa para determinar sus capacidades.

¿Cómo uso Vias ciegos y enterrados en mi diseño?

Es importante recordar que cuando se fabrican PCB, cada capa consta de dos hojas de cobre separadas por un núcleo dieléctrico.

La imagen muestra una pila de PCB a través de vías y trazas de cobre surtidas. Imagen utilizada cortesía de RayMing Technology.

Estas capas se pueden ensamblar de diversas maneras durante la fabricación, lo que permite una combinación de vías enterradas ciegas. Es probable que el software de su computadora le permita especificar qué capas desea conectar, pero la mayoría no le impedirá tomar decisiones que no puedan ser fabricadas. Si no puede recrear su stackup con cartón y una grapadora, sin doblar o rasgar el cartón, su fabricante de PCB no puede hacer su board.

¿Qué tamaño debe tener Vias?

Verifique con su fabricante el tamaño mínimo de broca y el anillo anular mínimo para el proceso de fabricación que usarán. Los taladros mecánicos típicos no tienen un diámetro mucho menor que 12 milésimas sin una rotura frecuente, por lo que el fabricante aumentará el costo de los taladros rotos. Los anillos anulares no suelen ir por debajo de 6 mil para el procesamiento estándar. Por lo tanto, la vía más pequeña que crearía tiene un orificio de 12 mm de diámetro y una almohadilla de 24 mm de diámetro.

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¿Qué otra información sobre vias te gustaría ver agregada a esta guía? Háganos saber en los comentarios a continuación.