Cómo las vías ciegas, enterradas y pasantes pueden impactar en el diseño de su PCB

Creciendo, estaba obsesionado con todo lo relacionado a Super Mario, pero honestamente, ¿quién no lo estaba? Específicamente, era un fanático de la versión antigua de Super Nintendo. Saltando de plataforma en plataforma, lanzando caparazones de tortugas pixeladas, salvando princesas... qué vida. Uno de los mejores, aunque más extraños, aspectos del juego, sin duda, era entrar y salir de esos pequeños tubos verdes que parecían estar por todas partes. ¿Quién los hizo? ¿Por qué estaban ahí?

Curiosamente, y casi toda una infancia después, me encontré mirando una placa de circuito haciéndome exactamente las mismas preguntas. Un pequeño agujero que aparentemente no llevaba a ninguna parte estaba literalmente esparcido por todo el plano de tierra y la máscara de soldadura. Entren los vías ciegos, enterrados y pasantes.

A medida que continuamos nuestro camino discutiendo el hecho de que el mundo está forzando nuestros diseños a espacios cada vez más pequeños (la misma historia, diferente día), seguimos aprendiendo sobre nuevos y emocionantes avances tecnológicos y de fabricación que nos permiten satisfacer estas demandas mundiales. Desde el apilamiento de placas de múltiples capas (alto conteo de capas) hasta cambios en los factores de forma, empujaremos el sobre aún más al introducir vías ciegos y enterrados, así como los vías pasantes.

Vías Ciegas y Enterradas: ¿Una Ventaja o un Hongo Venenoso?

Embarcarse en la aventura de descubrir a dónde llevaba cada tubo verde y no saber en qué sala secreta terminarías era parte de la diversión, ¿verdad? No temas, aunque el objetivo de Super Mario era mantenerte adivinando de tubo en tubo verde, diseñar tu PCB HDI es (esperemos) exactamente lo opuesto. Deberíamos saber exactamente dónde y por qué colocas agujeros por todo tu PCB sin tener que consultar un grueso libro de estrategias.

Las vías son agujeros que se perforan a través de las pistas de una capa de PCB con el único propósito de conectarse a otra pista en otra capa. A menudo están presentes en PCBs multicapa que requieren que cada capa esté conectada de una forma u otra.

Hay tres versiones distintas de vías que se pueden incorporar en cualquier placa de circuito impreso multicapa (vías ciegas y enterradas, y vías pasantes):

• Vías Ciegas: Conectan una capa externa de la placa de circuito impreso con una capa interna del PCB pero no van más allá. Así que si tenemos un PCB de cuatro capas, las primeras dos capas tendrán agujeros perforados a través de las pistas, pero no la tercera o cuarta.
• Vías enterradas: Estas conectan dos o más capas internas entre sí. De nuevo, en nuestro PCB de cuatro capas, se perforarán y conectarán la segunda y tercera capa, mientras que las capas exteriores, la primera y la cuarta, no mostrarán agujeros y simplemente parecerán un punto en blanco en la placa.
• Vías pasantes: Como ya habrás descifrado, estas se perforan literalmente ‘a través’ de toda la placa conectando la primera y cuarta capa exterior (u otras combinaciones de conexión de las cuatro capas).

Entender Correctamente las Vías Fomenta el Crecimiento de tu Diseño

Aunque parecía no tener importancia para la misión global de salvar a la princesa, no parecía haber beneficio alguno en estos tubos verdes aparte del hecho de que era muy satisfactorio entrar y salir de ellos. Las vías, por otro lado, juegan roles cruciales en PCBs multicapa.

A menudo, y nuevamente en esta era en la que lo más pequeño es mejor, nos encontramos con la tarea de ahorrar tanto espacio como sea posible. Con las vías, teóricamente ahora podemos evitar todo el enrutamiento de pistas que roba espacio en la capa superior (donde también se encuentran todos nuestros componentes) y enrutar todo lo necesario dentro de nuestra segunda, tercera o incluso cuarta capa. Esto puede ser una bendición para algunos diseñadores que buscan técnicas para ahorrar espacio.

Otro beneficio adicional que recibirás al implementar vías ciegas, enterradas o pasantes en tu placa es una menor capacitancia parásita entre pistas, lo cual de otro modo podría causar estragos en tu diseño. Esta reducción de la capacitancia parásita se debe a mejoras realizadas al acortar las pistas. Aunque no necesariamente es una razón primaria, si se diseña correctamente, ciertamente te beneficiarás de agregar vías al diseño.

Otras consideraciones antes de aplicar vías

Aunque puede que estés ansioso por saber dónde firmar, calma, ya que hay algunas desventajas en incorporar vías en tu diseño (¿por qué siempre tiene que haber inconvenientes?!).

Las vías y las placas de múltiples capas van de la mano, y cuando se trabaja en más de una placa, las consideraciones de costo deben tenerse en cuenta. Esto incluye la perforación de los agujeros de las vías no solo en una, sino en dos, tres, incluso cuatro placas en la misma ubicación exacta. Si hay incluso pequeños errores de tolerancia en el proceso de perforación y apilamiento, la placa podría considerarse basura.

Para aliviar esto, los fabricantes deben tener sus máquinas y tolerancias hasta fracciones de milímetros, lo que, por supuesto, agregará costos considerables al proceso de fabricación y ensamblaje. Como siempre, asegúrate de contactar a tu(s) fabricante(s) con la mayor antelación posible para conocer sus limitaciones y capacidades antes de adentrarte demasiado en el agujero de las vías (o tubo verde, como prefieras).

¿Son las Vías Adecuadas para tu Diseño?

Este avance en el diseño de PCB no es de última generación, ni es ciencia de cohetes, pero se debe considerar cuidadosamente si se decide emprender este camino. La complejidad que pueden añadir, el costo y los desafíos generales de implementación podrían hacer que algunos huyan hacia las colinas. Sin embargo, si se implementa correctamente, cosecharás una cantidad innumerable de espacio ahorrado, una capacitancia parásita reducida y, en general, una placa inspirada en Super Mario que se ve increíble.

Con un nuevo entendimiento de lo que son las vías, cómo pueden asistir en los diseños y las desventajas naturales de ellas, ¿has determinado si podrían ser correctas para ti? Si no, siempre hay algo que será correcto para ti: software fuerte de diseño de PCB. Tu metodología de diseño debería ser tan fluida como se siente Super Mario Odyssey en comparación con Super Mario World, y Altium Designer puede mantenerte avanzando con un entorno de diseño unificado e intuitivo.

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