Os fabricantes de PCB estão cada vez mais se concentrando em projetar placas de circuito impresso menores. Logo Technology não fica de fora; integramos menos componentes através do orifício, ao mesmo tempo que incorporamos mais tecnologia de montagem em superfície (SMT). Para grandes orifícios de passagem revestidos, estamos atribuindo menos espaço no quadro. Em vez de furos passantes revestidos, estamos cada vez mais usando componentes SMT. Todos os nossos PCBs são projetados para usar vias.
Uma via se refere a um orifício folheado encontrado em PCBs usados para rastrear um traço da camada superficial da placa para o interior e outras camadas. As vias de PCB podem ser revestidas para formar conexões elétricas, e eles podem ser perfurados mecanicamente.
Embora as vias sejam essenciais em placas PCB de várias camadas, é um desafio projetá-los e produzi-los. Eles constroem caminhos para a corrente térmica e o fluxo elétrico entre as diferentes camadas da placa. Essencialmente, vias são canais que diferem em tipo e magnitude.
Tipos de PCB via
tem 5 PCB via tipos. Eles são;
1. Via cega – Uma via cega é um laser que transita de apenas uma camada para a próxima.
2. Via enterrada – Este tipo de via fica entre as camadas internas e é necessária quando existem projetos sequenciais ou multilaminação.
3. Por via – A via liga as duas camadas externas perfurando de cima para baixo.
4. Micro-via - Micro-via é perfurada usando um laser em vez de perfuração mecânica, permitindo menos do que 0.006 polegadas.
5. Via-in-pad - Esta via é posicionada dentro da almofada do componente de montagem em superfície.
Cego Via vs. Enterrado via
O enterrado e o cego são usados para ligar diferentes camadas de um PCB. A via enterrada oferece interconexão de camada interna, já que a placa está totalmente oculta dos arredores externos do PCB. Ao mesmo tempo, As vias cegas fornecem uma interconexão de camada externa com uma ou mais camadas de PCB internas. Essas duas vias são benéficas em HDI PCB porque sua densidade ideal é privada ao aumentar o tamanho da placa ou aumentar as camadas da placa PCB.
Micro-via PCB
As microvias podem ser perfuradas usando lasers, pois seu diâmetro é menor do que o diâmetro das vias através do orifício. Como é difícil chapear cobre dentro das micro-vias, eles só têm uma profundidade de menos de duas camadas. Conseqüentemente, quando o diâmetro de uma Via é pequeno, a capacidade de lançamento do banho de revestimento torna-se maior, criando assim um revestimento de cobre não eletrolítico.
De acordo com sua localização nas camadas da placa, as microvias são categorizadas em salto empilhado ou escalonado.
• Vias empilhadas - Elas podem ser criadas empilhando-as umas sobre as outras em diferentes camadas.
• Vias escalonadas - Essas vias podem ser espalhadas em várias camadas, embora sejam caros.
• Pular vias podem ser passadas por uma camada, certificando-se de que a camada não tem contato elétrico. Conseqüentemente, uma camada ignorada não pode formar uma ligação elétrica com uma via.
PCB via-in-pad
O método Via-in-pad foi inventado por causa da alta velocidade do sinal e da espessura e densidade dos componentes do PCB. Padrão via estruturas e VIPPO pode tornar a capacidade de roteamento e recursos de integridade de um sinal.
O rastreamento de sinal das vias padrão é rastreado desde a almofada até a via pelos fabricantes para evitar vazamento de revestimento de solda nas vias. Uma via no via-in-pad é colocada na almofada do componente de montagem externa.
Isso é feito primeiro preenchendo a via usando epóxi não condutivo, dependendo dos requisitos do fabricante do PCB. Então, a via é, e o casaco é coberto para recuperar o espaço da terra. Devido a isso, o caminho do sinal se expande, eliminando assim o efeito da indutância e capacitância oportunistas.
Mais importante, o via-in-pad reduz o tamanho da placa PCB e hospeda o tamanho de um pequeno terreno. Este método é mais adequado para componentes de um BGA pegada. É essencial implementar o processo de perfuração posterior usando um via-in-pad quando se pretende alcançar grandes resultados. Os ecos de sinal encontrados nas partes restantes de uma via são removidos por back-drill.
Componentes de um PCB via
uma) Barril- É um tubo condutor usado para preencher o orifício infiltrado.
b) Almofada- Ele conecta todas as extremidades do cano aos seus traços.
c) Antipad- Este é um orifício de folga usado para separar a camada não conectiva e o barril.
Usos comuns de vias em design de PCB
• Roteamento de sinal - Um grande número de placas PCB usa a via para roteamento de sinal. Contudo, placas mais grossas usam vias enterradas ou cegas, enquanto as placas de luz usam apenas micro-vias.
• Roteamento de energia - Vias na maioria das placas PCB são restritas usando vias de orifícios largos para roteamento de redes de energia e terra, embora vias cegas também possam ser usadas.
• Roteamento de fuga - Componentes da montagem de superfície maior (SMT) usam principalmente as vias de passagem para o roteamento de escape. Micro-vias ou vias cegas são as mais comumente usadas para roteamento de escape, mas um via-in-pad pode ser usado em pacotes sólidos como BGAs de alta contagem de pinos.
• Costura - Através do orifício ou vias cegas podem ser usadas para oferecer inúmeras conexões a um avião. Por exemplo, uma tira de metal com vias costuradas circunda a área sensível do circuito para ligá-la a um plano de aterramento para proteção EMI.
• Condução térmica – Vias pode ser usado para condução térmica de um componente para fora através de sua camada plana interna conectada. Geralmente, as vias térmicas requerem uma via cega densa ou um orifício de passagem onde essas vias devem estar nas almofadas desses dispositivos.
Importância das vias ao projetar um PCB
Quando você tem uma placa de circuito simples, vias não são necessárias. Contudo, As vias são necessárias apenas ao lidar com uma placa multicamadas. Ao projetar placas PCB, As vias são essenciais, pois;
• Ajudar você a criar uma densidade excelente dos componentes em placas multicamadas.
• Aumente a densidade do traço em placas multicamadas, pois podem ser executadas acima e abaixo umas das outras em várias direções. Vias permitem que diferentes traces se conectem, agindo assim como fatores de conexão vertical.
• Quando uma via não está integrada ao processo de roteamento de um PCB de várias camadas, os componentes acabam sendo colocados de forma compacta.
• Facilitar a transmissão de energia e sinal entre as camadas. Os componentes do PCB devem ser roteados em um único plano sempre que você não quiser usar uma via. Mais importante, os componentes montados na superfície em um PCB de várias camadas tornam difícil rotear as peças em um único plano.
Dicas de design de PCB para vias
Ao usar vias em um PCB, é essencial considerar as dicas abaixo;
• Ao projetar PCBs, é necessário empregar o máximo via estruturas.
• Ao empilhar entre vias escalonadas e empilhadas, considere as vias escalonadas, pois as vias empilhadas devem ser preenchidas.
• Reduza a proporção da imagem tanto quanto possível para atingir uma excelente eficiência de sinais e desempenho elétrico. Além disso, minimizar o EMI, barulho, e diafonia.
É aconselhável utilizar vias menores, pois;
• Permitem que você construa uma placa HDI de qualidade, reduzindo a indutância e a capacitância de um parasita.
• Preencher via-in-pads todas as vezes, exceto quando eles estão dentro de almofadas térmicas.
• Lembre-se sempre de que a matriz da almofada onde o BGA é fixado pode conter vias cegas ou de passagem. Ao saber disso, certifique-se de planar e preencher as vias para evitar juntas de solda comprometedoras.
• Ao projetar PCBs, é fundamental saber que as vias auxiliam na proteção das juntas de solda da barra e o bloqueio térmico do conjunto, que impede a formação de excelentes juntas de solda dentro das juntas QFN.
• Ao lidar com almofadas térmicas, use uma oficina de montagem em vez de um orifício de passagem. Só pode ser alcançado introduzindo aberturas com um desenho de vidraça dentro do estêncil de revestimento de solda acima da almofada. Isso elimina o efeito de liberação de gás e fusão de solda durante o processo de design.
• Use a localização do pacote BGA para sempre procurar uma liberação de via e o mínimo de vestígios nos componentes roteados.
• Sempre preencha a montagem de seu via-in-pad.
• Use um traço curto predeterminado para separar uma via de sua almofada ao montar um osso de cão.
• Uma documentação PCB requer um modelo de perfuração que tenha pontos X-Y para cada furo e código de recurso.
Via Tratamento
Os fabricantes de PCB adicionam tratamento extra nas vias para ajudar a aumentar o desempenho térmico do PCB. Esses tratamentos adicionais também ajudam a eliminar vários problemas de montagem, como enchimento, cobertura, conectando, e enchimento condutor. Tratamentos adequados em vias são essenciais, pois auxiliam na eliminação de trabalhos de solução de problemas dispendiosos.
UMA) Cobertura -. É um processo típico que os fabricantes usam para secar máscaras de solda de filme. O filme seco tem uma espessura de 4 milímetros, suficiente para cobrir até mesmo buracos grandes com eficácia.
B) O preenchimento – Fabricantes usam a pasta de epóxi não condutiva para preencher uma via regular ou invasiva. Essas vias preenchidas têm alguns milímetros que impedem a máscara de solda de alcançar a almofada. É uma excelente técnica para uso em PCBs de densidade média, pois a máscara de solda minimiza as chances de a solda formar uma ponte entre a almofada e a via.
C) Tampagem - Este tratamento envolve a conexão das extremidades da via com uma pasta de epóxi não condutiva para evitar absorção ou fluxo de solda durante o processo de soldagem. Para o epóxi perfurar o orifício de forma eficaz, o diâmetro da via deve ser menor que 20 milímetros. Fabricantes usam uma máscara de solda para cobrir o conectado via.
D) Enchimento condutor - os fabricantes de PCB usam cobre puro ou resina epóxi com cobre para preencher micro-vias com uma pasta condutora, melhorando a condutividade do PCB. A técnica de enchimento condutivo pode ser usada para todos os tipos de vias.
Condutivo vs. não condutivo via preenchimento
Os fabricantes de PCB usam um método de fabricação exclusivo chamado Via Fill para fechar os orifícios usando epóxi inteiramente. Alguns benefícios principais do enchimento via são;
• Aumenta o rendimento da montagem
• Torna os suportes de superfície mais confiáveis
• Melhora a consistência, minimizando as chances de ar ou líquidos presos.
Não condutivo por meio de preenchimento conduz energia e calor usando vias revestidas de cobre. Um epóxi especial de baixa contração é usado para preencher a via. Por outro lado, condutiva via preenchimento fornece condutividade elétrica e térmica adicional usando prata de partículas de cobre dispersas por todo o epóxi.
A condutividade térmica de um preenchimento não condutivo é 0.25 W / mK, enquanto o de um preenchimento condutivo varia de 3.5-15 W / mK. Em contraste, a condutividade térmica do cobre galvanizado é superior a 250 W / mK.
Embora um preenchimento de via condutora geralmente forneça a condutividade necessária em algumas aplicações, adicionar vias extras usando a pasta não condutora ainda é possível. Excelente condutividade térmica e elétrica oferece um impacto de custo menor.
Diferença entre tipo de via e diâmetro de via
A diferença no diâmetro da via em diferentes tipos de via é discutida na tabela abaixo. Também discute claramente o via pad, mínimo via diâmetro, e anel anular de um exato Design de PCB layout usando uma via baseada em sua aplicação. Além disso, a tabela mostra detalhes das diferentes dimensões essenciais para implementar no PCB. A proporção de cada tipo de via também é mencionada.
Fatores a serem considerados ao escolher o caminho certo
É essencial escolher uma via apropriada para qualquer projeto de PCB, entendendo o design de manufaturabilidade. Sempre considere os fatores abaixo quando você pensa em realizar qualquer projeto de PCB.
1) Tipo de via - determine o melhor tipo de via para o seu projeto. Quando apenas uma laminação está disponível sem um preenchimento via ou tecnologia, possivelmente existem alguns buracos grandes.
2) Por tamanho - 10 mm é o PCB padrão por meio de tamanho ou 7 mm após PCB via galvanização, onde a espessura da placa determina o tamanho da via. As microvias perfuradas mecanicamente e a laser têm orifícios de 4 mm.
3) Tolerância da via - É essencial declarar a tolerância do tamanho do furo da via, embora a maioria dos fornecedores de PCB forneça todas as diretrizes internas.
4) Apoie a tecnologia mais adequada - Quando você precisar de uma via enterrada ou cega, sempre peça aos fornecedores de PCB para criar um empilhamento que suporte esse tipo de tecnologia.
5) Diretrizes do IPC - É essencial seguir estritamente as diretrizes do IPC para a tecnologia aliada, como a distância entre as vias, conforme orientado pelo fabricante do PCB. Conforme as diretrizes de montagem do IPC para militares, Classe 2, Classe 3, e a classe 3DS diferem ligeiramente, é essencial considerá-los.
6) Anel anular - Como o tamanho da almofada é muito importante, é crucial garantir que a via tenha um anel anular grande o suficiente após a perfuração. Uma vez que as brocas mecânicas vagam um pouco durante a perfuração, a broca de desagregação pode comprometer por não ter um anel anular suficiente.
