Uma placa de circuito impresso (PCB) é composta por camadas de circuitos de folha de cobre empilhadas umas sobre as outras, e as conexões entre diferentes camadas do circuito dependem de vias. Se os furos feitos por uma furadeira ou laser forem deixados como estão, eles não conduzirão eletricidade, pois a superfície do furo original é apenas de resina, que não é condutora. Portanto, uma camada de material condutor (geralmente cobre) deve ser depositada na superfície do furo. Assim, a corrente propaga-se através de diferentes camadas de folha de cobre. Vamos dar uma olhada em vários tipos diferentes de vias comumente vistas em PCBs.

Enquanto vias passantes básicas atravessam toda a placa, estruturas mais avançadas chamadas vias cegas e vias enterradas conectam apenas entre camadas adjacentes sem passar completamente pela placa. Este artigo fornece uma visão geral aprofundada de vias cegas e enterradas, discutindo suas técnicas de fabricação, considerações de design, fatores de confiabilidade e aplicações.

O que é uma Via Cega:

Uma via cega é um furo que conecta a camada mais externa da placa a uma ou mais camadas internas, mas não se estende por toda a espessura da placa. Ela é usada em PCBs multicamadas onde há necessidade de conectar uma camada externa a uma camada interna sem atravessar a placa inteira. Isso ajuda a economizar espaço e é frequentemente usado em designs de alta densidade. É "cega" porque é visível apenas por um lado.

No entanto, deve-se prestar atenção especial à profundidade (eixo Z) da perfuração, pois isso pode frequentemente causar dificuldades na galvanização do espaço interno dos furos e, portanto, quase não é mais utilizado pelos fabricantes. Tomando como exemplo a compra de um prédio, em uma casa de seis andares, há apenas escadas conectando o primeiro andar ao segundo, ou o quinto andar ao sexto, que são chamadas de vias cegas. As vias cegas oferecem várias vantagens, como economia de espaço na placa, permitindo designs mais compactos e melhorando a integridade do sinal ao reduzir o comprimento dos caminhos de sinal.

Características Principais de uma Via Cega:

● As vias cegas são usadas para conectar uma camada externa com pelo menos uma camada interna.

● Os furos para cada nível de conexão devem ser definidos como um arquivo de perfuração separado.

● A relação entre o diâmetro do furo e a profundidade do furo (razão de aspecto) deve ser 1:1 ou maior.

● Requerem processos de fabricação especializados.

● Frequentemente usadas para rotear interconexões de alta-densidade.

Vantagens de Usar Via Cega:

1. Densidade aumentada: Ao conectar componentes montados em superfície às camadas internas, as vias cegas permitem um uso mais eficiente do espaço na placa. Como resultado, o tamanho e o peso totais da PCB podem ser reduzidos.

2. Redução do número de camadas: As vias cegas podem ajudar a minimizar o custo de fabricação da PCB ao reduzir o número de camadas necessárias para o roteamento.

3. Desempenho de sinal melhorado: O roteamento de sinal através de vias cegas pode reduzir o crosstalk e EMI entre as trilhas, melhorando a qualidade e confiabilidade do sinal.

Desvantagens de Usar Via Cega:

1. Dificuldade de fabricação: As vias cegas exigem operações de perfuração e galvanização precisas, o que pode aumentar os custos e a complexidade de fabricação da placa.

2. Restrições de número de camadas: As vias cegas têm o potencial de reduzir o número de camadas que podem ser empregadas em um design de PCB.

O que é uma Via Enterrada:

Uma via enterrada está completamente interna à PCB, conectando duas ou mais camadas internas sem se estender às camadas externas. As vias enterradas são úteis em designs de PCB de alta densidade. As vias enterradas são usadas em PCBs multicamadas complexos onde o espaço é limitado e a área superficial nas camadas externas precisa ser preservada. Isso permite roteamento mais complexo e maior densidade de circuito.

Usando a analogia da compra de um prédio, quando apenas as escadas entre o terceiro e o quarto andar são conectadas em um prédio de seis andares, isso é chamado de vias enterradas. As vias enterradas não podem ser vistas pela aparência da placa e estão realmente localizadas nas camadas internas da placa de circuito. Essa característica permite que os designers usem as camadas externas da placa para outros fins, como colocar componentes ou rotear trilhas, sem interferência das vias.

Características Principais de uma Via Enterrada:

● As vias enterradas são usadas para criar conexões das camadas internas, que não têm contato com as camadas externas.

● Os furos para cada nível de conexão devem ser definidos como um arquivo de perfuração separado.

● A relação entre o diâmetro do furo e a profundidade do furo (razão de aspecto) deve ser 1:12 ou maior.

● Frequentemente usadas para planos de aterramento e alimentação.

Vantagens de Usar Via Enterrada:

1. Densidade aumentada: As vias enterradas, que conectam as camadas internas da PCB sem se estender às camadas superiores, podem ajudar a aumentar a densidade de componentes na placa.

2. Redução do número de camadas: As vias enterradas podem ajudar a reduzir o número de camadas de roteamento necessárias, resultando em menores custos de fabricação.

3. Desempenho de sinal melhorado: O roteamento de sinal através de vias enterradas pode reduzir o crosstalk e EMI entre as trilhas, melhorando a qualidade e confiabilidade do sinal.

Desvantagens de Usar Via Enterrada:

1. Dificuldade de fabricação: As vias enterradas exigem operações de perfuração e galvanização precisas, o que aumenta o custo e a complexidade da produção da PCB.

2. Problemas de acessibilidade: Como as vias enterradas não são visíveis a partir da superfície da placa, elas podem ser desafiadoras para solucionar problemas e reparar se falharem.

Considerações de Fabricação para Vias Cegas/Enterradas

Os desafios de produção de vias cegas incluem a necessidade de operações de perfuração e galvanização precisas, o que pode aumentar os custos de fabricação. Embora a tecnologia de perfuração a laser possa melhorar a precisão e reduzir custos, pode ser apropriada apenas para alguns designs de PCB.

A razão de aspecto das vias, que é a relação entre o diâmetro e a profundidade da via, também deve ser considerada pelos designers. Razões de aspecto maiores podem ser mais desafiadoras, aumentando custos e possíveis problemas de fabricação.

Tecnologia de PCB para Vias Cegas e Enterradas

Várias técnicas avançadas de fabricação de PCB permitem a criação de vias cegas e enterradas:

1) Laminação Sequencial: Cada camada interna é laminada junto com vias pré-formadas alinhadas entre as camadas. Permite grande flexibilidade nas estruturas de via.

2) Abração a Laser: Lasers podem remover seletivamente revestimentos dielétricos conformes para abrir conexões de vias cegas/enterradas onde necessário.

3) Gravação a Plasma: A gravação a plasma através de camadas dielétricas finas pode expor seletivamente pads metálicos para abrir vias cegas.

4) Tenting Foto-Via: Camadas dielétricas fotoimprimíveis permitem tenting seletivo sobre vias, deixando aberturas apenas onde vias cegas/enterradas são desejadas.

O uso de qualquer um desses processos requer instalações e procedimentos especializados de PCB ao trabalhar com vias cegas ou enterradas. Os custos são maiores do que placas multicamadas padrão como resultado. Para saber mais sobre essas etapas, visite nosso Guia Definitivo de Fabricação de PCB.

Aplicações de Via Enterrada/Cega:

● Roteamento denso de BGA sob pacotes, habilitado por microvias cegas de fan-in.

● Mudanças de camada de sinal sob componentes ao invés de escapar ao redor dos componentes.

● Vias de aterramento das camadas externas diretamente aos planos de aterramento internos sem furo passante.

● Particionamento de plano de alimentação para separar distribuição de alimentação digital e analógica.

● Blindagem efetiva ao redor de circuitos RF e antenas usando vias de aterramento perimétricas.

● Interconexões de empilhamento de placas entre PCBs adjacentes em um módulo.

● Isolamento de sinais mistos entre rotas digitais e analógicas críticas.

● Interconexões de alta-densidade em tecnologias HDI, micro-ondas e PCB flexível.

Custos de Vias Cegas e Enterradas

Vias tented são um tipo de via em placas de circuito impresso (PCBs) em que os furos de via são cobertos ou "tented" com máscara de solda durante o processo de fabricação da PCB. Isso significa que os furos de via são totalmente revestidos com material de máscara de solda, uma camada protetora aplicada sobre as trilhas de cobre na PCB para prevenir pontes de solda, curtos-circuitos e outros problemas de fabricação e montagem. Antes de decidir sobre o tipo de material a ser usado no design de uma placa de circuito impresso (PCB), é crucial considerar seriamente numerosas questões distintas. Essa escolha é necessária antes que a PCB possa ser fabricada. Tais considerações foram implementadas na PCB:

● A densidade requerida

● O número de camadas da placa

● Velocidade do sinal, e o orçamento disponível

● Vias cegas e enterradas são mais adequadas para sistemas de alta densidade com muitas camadas.

Considerações de Confiabilidade para Vias Cegas e Enterradas

Vários fatores relacionados à confiabilidade e montagem de PCB devem ser avaliados ao aplicar vias cegas ou enterradas:

Cobertura de Galvanização: Cobertura completa de galvanização dentro de furos cegos/enterrados é crítica para confiabilidade. Inspecione com imagem de raio-x.

Adesão: O risco de delaminação aumenta com mais interfaces criadas pela laminação sequencial.

Preenchimento de Via: Preencher vias cegas/enterradas melhora o rendimento de montagem e confiabilidade.

Tensão: Tensões térmicas se concentram nas vias, exigindo análise para aplicações de alta-confiabilidade.

Inspeção: Técnicas avançadas como microsecção ou termografia ajudam a verificar características enterradas.

Retrabalho: Reparar redes enterradas pode ser difícil ou impossível sem desmontagem completa da placa.

Conclusão:

Em resumo, vias cegas e enterradas são ferramentas essenciais no arsenal do designer de PCB, permitindo a criação de placas compactas, de alto-desempenho e alta densidade. No entanto, sua incorporação requer processos avançados de fabricação e considerações de design para gestão térmica, confiabilidade, montagem e acesso a testes. E podem vir com custos de fabricação adicionais, essas vias especializadas são indispensáveis para atender às demandas da eletrônica moderna. Ao entender as diferenças e aplicações de cada tipo de via, os designers podem otimizar seus designs de PCB e alcançar o melhor desempenho em seus produtos eletrônicos.