Uma via de PCB é um pequeno furo perfurado usado para conectar eletricamente diferentes Camadas de PCB, permitindo a transferência de sinal e energia entre eles. À medida que os PCBs se tornam cada vez mais miniaturizados e os designs se tornam mais complexos, escolher a via de placa de circuito impresso correta é essencial. Este blog explora cinco tipos comuns de vias de PCB e fatores a serem considerados ao selecionar, além de ajudar engenheiros e designers a tomar decisões informadas.
5 comum Tipos de PCB Através da
Aqui apresentamos cinco tipos de vias de PCB que são adequadas para diferentes requisitos de design.
Através do orifício Vias
Vias through-hole penetram da camada superior para a inferior ao longo de todo o PCB. Essas vias de placa de circuito são geralmente usadas em furos de montagem de componentes ou interconexões internas. A produção é simples, pois não exigem controle preciso de profundidade durante a perfuração do PCB.
As vias passantes possuem certas vantagens:
Forte conectividade: Vias passantes criam uma forte ligação elétrica e mecânica entre as camadas do PCB.
Melhor gerenciamento de calor: Sua estrutura contribui para o gerenciamento de calor por meio da transmissão eficiente de calor.
Retrabalhando e testando o acesso: Devido ao acesso via PCB em ambos os lados da placa, o retrabalho e os testes seriam mais simples.
Mas eles também têm algumas desvantagens:
Tamanho de perfuração maior: O tamanho mínimo de perfuração da via passante é normalmente maior do que o de outras vias, limitando a densidade.
Utilização do espaço: Vias passantes ocupam espaço em todas as camadas, reduzindo o espaço disponível para roteamento.
Problemas de integridade de sinal: Eles agem como stubs em alta frequência, refletindo os sinais.
Cego Vias
Vias cegas conectam de uma camada externa de PCB (camada superior ou inferior) a pelo menos uma ou mais camadas internas, mas não passam completamente por toda a placa de circuito. Comparado à via through-hole, essa via de PCB é exposta apenas em um lado da placa de circuito. O furo de via cega é desafiador de fabricar devido à necessidade de controlar precisamente a profundidade do furo. Eles geralmente são criados usando perfuração a laser ou perfuração de profundidade controlada e, em seguida, a galvanoplastia é usada para criar a conexão elétrica.
Vias cegas oferecem vantagens significativas em projetos de alta densidade:
Utilização eficiente do espaço: Vias cegas não ocupam espaço em todas as camadas de PCB, liberando espaço para componentes e traços de PCB adicionais.
Contagem de camadas e custo reduzidos: Para placas de circuito complexas, vias cegas podem reduzir o número total de camadas e diminuir o custo geral de produção de PCB.
Desempenho de alta frequência aprimorado: Comprimentos menores de PCB melhoram o desempenho de alta frequência ao reduzir a indutância e a capacitância parasitas.
Flexibilidade no projeto: As conexões camada a camada podem ser otimizadas pelos projetistas de PCB sem afetar todo o empilhamento.
Enterrado Vias
Vias enterradas conectam pelo menos duas camadas internas em um PCB multicamadas e não são visíveis nas camadas externas. Elas exigem revestimento interno antes de aplicar as duas camadas externas na placa. Esta via de PCB pode ser usada para formar conexões diretas entre camadas internas específicas, dando aos projetistas mais flexibilidade de design para circuitos complexos.
Vias enterradas têm algumas vantagens notáveis:
Integridade de sinal aprimorada: Vias enterradas criam caminhos mais diretos e curtos entre camadas internas, o que minimiza reflexões de sinal e reduz a diafonia, especialmente importante em projetos de alta velocidade.
Conformidade EMC aprimorada: As propriedades internas das vias enterradas ajudam a suprimir emissões eletromagnéticas, melhorando assim a conformidade geral com a EMC.
Utilização Otimizada do Espaço: Vias enterradas liberam mais área de layout ao reduzir a ocupação da superfície e do espaço da camada interna, permitindo que a placa de circuito acomode componentes de maior densidade e, ao mesmo tempo, otimize o roteamento.
Embora existam muitas vantagens, a produção de uma via enterrada também tem algumas limitações:
Laminação sequencial: A perfuração e o revestimento de cada conjunto de vias enterradas devem ser feitos separadamente, e então camadas adicionais precisam ser laminadas. Cada conjunto adicional de vias enterradas aumenta o tempo de produção e a complexidade do processo.
Alinhamento preciso e controle de laminação: Vias enterradas devem manter posições precisas em diferentes estágios de laminação, caso contrário, erros de conexão de sinal podem ocorrer. Portanto, técnicas de alinhamento de alta precisão e controle de contração e deslocamento de laminação são necessários durante a fabricação.
Requisitos de inspeção avançada: As vias enterradas são cobertas pela camada interna, portanto, equipamentos de inspeção de ponta, como inspeção por raio X, são necessários para inspecionar seu formato, preenchimento e integridade da conexão.
Microvias
Microvias são pequenas vias, tipicamente com menos de 150 mícrons de diâmetro, com a proporção ideal de 0.75:1 (proporção diâmetro-profundidade) e uma profundidade não superior a 0.25 mm. Microvias são comumente usadas em PCBs multicamadas complexas para conectar camadas internas adjacentes ou camadas de superfície a camadas internas. Microvias permitem designs de PCB mais densos e complexos, o que é muito importante em designs HDI. Essas vias na placa desempenham um papel significativo na miniaturização de PCB, o que é crucial para dispositivos vestíveis, smartphones e dispositivos IoT. A seguir estão três tipos comuns de microvias:
Vias empilhadas são microvias empilhadas verticalmente em camadas umas sobre as outras, criando a interconexão entre três ou mais camadas condutoras.
Pular vias crie links entre camadas não adjacentes ignorando uma ou mais camadas, reduzindo o roteamento em projetos complexos de interconexão de alta densidade.
Vias escalonadas envolvem a colocação de microvias em locais um pouco deslocados entre as camadas, em comparação com as empilhadas diretamente na vertical, como vias empilhadas.
via pad
Via in pad é colocado diretamente no pad de metal de um componente de montagem de superfície, como BGAs de passo fino, e é particularmente útil em projetos de alta densidade. Isso permite uma conexão mais direta entre componentes e o PCB, reduzindo comprimentos de traço, melhorando a integridade do sinal e aprimorando o gerenciamento térmico. O via-in-pad pode economizar espaço e simplificar o roteamento de sinais críticos, mas apresenta dificuldades de soldagem e potenciais problemas de confiabilidade.
Fatores Chave a considerar quando Escolher da Apropriado PCB via
Ao selecionar a PCB certa para o projeto, é essencial considerar os 6 fatores abaixo para fornecer o desempenho, a confiabilidade e a capacidade de fabricação ideais da PCB.
Através da Tipo
Selecionar o tipo de via correto é essencial para atingir a conectividade intercamadas ideal. Vias through-hole são adequadas para projetos relativamente simples, enquanto vias cegas e enterradas aumentam a flexibilidade de roteamento em PCBs multicamadas e microvias são ideais para PCBs HDI. O tipo de PCB depende da complexidade do PCB, dos requisitos de sinal, da capacidade de fabricação e das necessidades do projeto.
Via Tamanho
O tamanho da via de PCB normalmente varia com base nos requisitos de design de PCB e nas capacidades do fabricante. Vias menores permitem designs de maior densidade, mas aumentam a complexidade e o custo de fabricação. Enquanto vias maiores têm maior condutividade térmica e elétrica, mas ocupam mais espaço. Um compromisso entre o tamanho da via e os requisitos de design de PCB (ou seja, capacidade de transporte de corrente e densidade de roteamento) é essencial para obter um PCB durável e eficiente.
Através da Tolerance
A placa de circuito por meio da tolerância determina o desvio aceitável no tamanho do furo. Os fabricantes de PCB geralmente fornecem diretrizes internas que recomendam uma faixa de tolerância para o tamanho do furo com base em seu processo de produção, precisão do equipamento, propriedades do material, etc.
Apoie o Certo Technology
Vias cegas e enterradas precisam ser fabricadas usando um processo de laminação sequencial, então o design do empilhamento de PCB é crítico. Durante a fase de design, uma comunicação próxima deve ser conduzida com o fabricante de PCB para projetar racionalmente o empilhamento de PCB e selecionar a tecnologia apropriada para melhorar a qualidade e a capacidade de fabricação do PCB.
IPC Gdiretrizes
Ao projetar uma PCB via, é importante seguir IPC padrões, que incluem regulamentações importantes, como espaçamento via. As diretrizes de design de Classe 2, Classe 3, Classe 3DS e IPC militar são especialmente cruciais, e vários níveis de IPC são apropriados para diferentes cenários de aplicação.
Anel anular
O anel anular é um anel de cobre ao redor da via, e seu tamanho afeta diretamente a confiabilidade e o desempenho da via. Considerando fatores de tolerância como expansão ou contração do material e desvio da posição da broca, o anel anular precisa manter área de cobre suficiente para garantir uma conexão elétrica estável com o traço em uma camada específica antes que a via do PCB seja revestida. A Classe 2 e a Classe 3 do IPC têm requisitos diferentes para anéis anulares, e a Classe 3 requer um controle de tolerância mais rigoroso para garantir conexões elétricas estáveis em aplicações de alta confiabilidade.
Típica Uses de Placa de circuito Vias
Signal Rpasseio
PCB via é comumente usado para direcionar sinais de rota entre diferentes camadas de PCB. Through-hole via é uma solução adequada para a maioria das placas de circuito. Blind vias e vias enterradas podem ser usadas em designs mais densos onde há menos espaço. Com vias de placa de circuito impresso posicionadas corretamente, os sinais podem ser efetivamente transmitidos sem interferência ou atraso.
fuga Rpasseio
Componentes maiores de tecnologia de montagem em superfície geralmente usam vias through-hole para roteamento de escape ou fan-out. Vias cegas ou microvias são usadas às vezes, e via-in-pad é usado em pacotes extremamente densos, como BGAs de alta contagem de pinos.
Energia Rpasseio
PCB via para rede de energia e aterramento é tipicamente restrito a vias through-hole maiores, pois elas têm a capacidade de conduzir mais corrente. Vias cegas também podem ser usadas para economizar espaço em projetos de alta densidade.
Costura Vias
Essas vias de PCB estabelecem múltiplas conexões a um plano e são tipicamente implementadas como vias thru-hole ou cegas. Por exemplo, uma área de circuito sensível pode ser fechada por uma tira de metal com vias estrategicamente posicionadas conectando-a ao plano de aterramento para blindagem EMI.
Térmico Vias
As vias térmicas podem difundir efetivamente o calor gerado pelos componentes através da camada interna do plano de cobre, evitar o superaquecimento local e melhorar a confiabilidade e a vida útil dos componentes.
Takeaways
A via PCB impacta diretamente o desempenho, a confiabilidade e o custo de fabricação da placa de circuito. Designers e engenheiros devem tratar a seleção da via PCB como uma etapa crítica no processo de design de PCB, pois ela contribui significativamente para o sucesso do produto final. Ao escolher vias de placa de circuito, os requisitos de aplicação, a capacidade do fabricante de PCB e os padrões da indústria devem ser levados em consideração para fazer a escolha ideal.
