Las pistas en una sola capa no son suficientes para circuitos complejos. El diseño se vuelve desordenado y saturado rápidamente. Frustrante, ¿verdad? Las vías resuelven esto conectando las capas de forma limpia.
Una vía es un pequeño túnel conductor que atraviesa las capas de la PCB. Transporta señales o energía verticalmente, como un ascensor entre pisos en un rascacielos de circuitos. Un diseño cuidadoso evita la pérdida de señal y el sobrecalentamiento.
Las vías transforman los diseños planos en autopistas eléctricas 3D. Pero elegir el tipo incorrecto puede arruinar la placa. Analicemos las decisiones clave sobre las vías que determinan el éxito o el fracaso de los diseños.
¿Cuándo se deben usar vías ciegas y enterradas en diseños de PCB de alta densidad?
Empaquetar los componentes de forma compacta no deja espacio adicional. Las vías estándar ocupan un espacio valioso. Tu delicado enrutamiento se ve obstaculizado.
Las vías ciegas y enterradas crean túneles verticales ocultos. Conectan solo capas internas específicas, liberando espacio superficial para los componentes. Ideales para smartphones o wearables con limitaciones de espacio.
Intercambio entre espacio y capacidad de fabricación
Estas vías especializadas requieren perforación láser y un recubrimiento preciso. Si bien son costosas, permiten placas extremadamente densas. Tres factores determinan su uso:
| Factor | Vías ciegas | Vías enterradas |
|---|---|---|
| Acceso a las capas | De superficie a capa interna | Solo de interior a interior |
| Visibilidad | Visible en una superficie | Totalmente oculto |
| Impacto en el coste | Incremento moderado | Incremento elevado |
| Ideal para | Enrutamiento de escape bajo BGAs | Procesadores multicapa complejos |
Las variantes ciegas comienzan a perforar desde las capas externas, deteniéndose a mitad de camino. Liberan espacio bajo los chips como microcontroladores. Las variantes enterradas permanecen completamente internas, preservando ambas capas superficiales. Una vez quemé un prototipo al amontonar vías estándar bajo un módulo Wi-Fi; ¡aprendí esta lección a las malas!
Las vías de orificio pasante funcionan para placas más sencillas, pero la tecnología moderna exige sofisticación. Cuando el espaciado de los componentes cae por debajo de 0,5 mm, estos conectores ocultos se vuelven obligatorios. Recuerde: cada paso adicional de laminación aumenta los costos entre un 15 y un 30 %. Equilibre las necesidades de densidad con el presupuesto.
¿Cómo calcular el tamaño y el espaciado óptimos de las vías de PCB para su placa de circuito?
Las vías diminutas se sobrecalientan durante las subidas de tensión. Si se espacian demasiado juntas, crean diafonía. Su elegante esquema se convierte en escombros humeantes.
Base las dimensiones en las necesidades actuales y los límites de fabricación. Siga las normas IPC-2221 para una fabricación fiable. Las vías más pequeñas ahorran espacio, pero aumentan la resistencia y el coste.
La ecuación de la geometría de las vías
Equilibrar la capacidad de corriente con la eficiencia del espacio requiere cálculo matemático. Tres parámetros son fundamentales:
| Parámetro | Método de cálculo | Riesgo de ignorar |
|---|---|---|
| Diámetro | Mínimo = 8*(espesor de la placa) | Rotura de la broca durante la fabricación |
| Capacidad de corriente | Usar la calculadora de corriente de vías de PCB en línea | Conductos fundidos durante la operación |
| Espaciado entre almohadillas | >3 veces el diámetro de la broca | Cortocircuitos durante la absorción de la soldadura |
Ejemplo: Para una corriente de 1 A, una vía estándar de 0,3 mm apenas es suficiente. Para una corriente de 3 A, se requieren vías de 0,6 mm o múltiples. Siempre agregue alivios térmicos a las almohadillas; he visto innumerables pistas levantadas sin ellos.
El espaciado depende en parte de las preferencias de la PCB para la fijación de las vías. Las vías cubiertas (fijadas) necesitan menos espacio que las expuestas. Para líneas sensibles a la impedancia, mantenga al menos el triple del ancho de perforación entre las almohadillas de las vías. ¿Esa placa controladora IoT de 6 capas en su banco de trabajo? Sus microvías de 0,2 mm requieren precisión de grado militar.
¿Por qué fallan las vías de la PCB?
Las paredes revestidas se agrietan tras las fluctuaciones de temperatura. Pequeños huecos atrapan la humedad durante la soldadura. De repente, su placa impecable desarrolla zonas muertas, un desastre en sistemas críticos.
El estrés térmico y la contaminación química causan el 74 % de los fallos. Los defectos de fabricación, como un revestimiento irregular, crean puntos débiles, mientras que una perforación deficiente deja paredes irregulares.
Tres Asesinos Silenciosos
Comprender los mecanismos de fallo evita pesadillas de depuración. Los factores críticos incluyen:
- Estrés del Material: Diferentes tasas de expansión de las capas durante los ciclos de calentamiento. El FR4 se expande a 13 ppm/°C, mientras que el cobre se expande a 17 ppm/°C; la falta de coincidencia causa fracturas por fatiga.
- Debilidad del Recubrimiento: Recubrimientos de cobre delgados (5 A, utilice vías de orificio pasante; su masa conductora gestiona mejor el calor).
Tenga cuidado con las desventajas de la fiabilidad: las pilas complejas de microvías corren el riesgo de errores de registro de capa. Y siempre especifique tipos rellenos de cobre (relleno de vías de PCB) al colocarlas debajo de los disipadores. ¿El problema de estrangulamiento térmico de su portátil para juegos? Se debe a vías de alimentación de la GPU insuficientemente rellenas.
Conclusión
Elija los tipos de vías en función de la corriente, el espacio y el coste. Utilice microvías para la miniaturización moderna. Evite fallos con reglas de diseño robustas. Cada conexión influye en el éxito de su placa.
