Cómo diseñar eficientemente PCBs de interconexión de alta densidad mediante el uso de vías enterradas y ciegas

^{Ahorre espacio, ahorre dinero}

La Ley de Moore predice que la cantidad de transistores en los circuitos integrados (CIs) se duplicará aproximadamente cada dos años. Esta ley se ha mantenido vigente desde 1965, pero podría ir decayendo a medida que los transistores se reduzcan a un ritmo más lento. Si bien la Ley de Moore podría estar cerca de su límite, la presión por PCBs más pequeñas y poderosas solo se ha intensificado. Afortunadamente para usted, el diseñador moderno tiene múltiples técnicas disponibles para cumplir con las limitaciones de espacio de las tarjetas de interconexión de alta densidad (HDI). Una forma de ahorrar espacio y dinero en su tarjeta de HDI es usar una variedad de diferentes vías.

Hay dos tipos principales de vías que pueden ahorrarle espacio en su PCB de HDI: vías ciegas y vías enterradas. Para refrescar rápidamente su memoria, una vía ciega es como un orificio que termina en algún lugar dentro de la tarjeta en lugar de pasar completamente. Una vía enterrada no se conecta con ninguna de las dos capas exteriores, y solo conecta las capas internas de la tarjeta.

Cómo ahorrar espacio

La razón principal para utilizar vías ciegas y enterradas es ahorrar espacio en su PCB. Si usted es realmente bueno, las vías ciegas y enterradas pueden incluso reducir una tarjeta de 8 capas a una de 6 capas. Estas vías son especialmente útiles cuando se trata de ahorrar espacio para tecnologías de montaje superficial (SMTs), particularmente arreglos matriciales de esferas (BGAs).

Las vías ciegas pueden ahorrarle un 50% más de espacio en la capa exterior que un orificio pasante. Dado que solo se taladra un lado de la tarjeta, puede colocar un componente SMT directamente sobre el extremo cerrado de una vía ciega. Ahora tiene espacio para ese componente SMT de último minuto. En caso de que haya estado trabajando demasiado tiempo adicional y no haya dormido lo suficiente, le recordaré que no debe colocar un componente SMT sobre el extremo abierto de una vía ciega. Las vías enterradas se pueden utilizar de la misma manera para ahorrar espacio para los SMTs.

¿Alguna vez deseó tener más espacio en los canales para su BGA? Si es así, probablemente debería haber deseado un millón de dólares o una casa nueva en lugar. De todos modos, las vías ciegas y enterradas pueden hacer realidad su aburrido deseo. No solo esos molestos orificios pasantes que no solo ocupan espacio para sus SMTs, sino que también interrumpen sus canales de salida BGA. Al igual que con los SMTs, usted puede usar vías ciegas o enterradas en lugar de un orificio pasante para ensanchar sus canales de salida. Según la medida en que aumente el ancho del canal de salida, es posible que pueda evitar una capa de señal de su PCB.

^{Prepárese para reducir las tarjetas como estas}

Consideraciones de la EMI

Ya debería saber que la EMI es lo mío. Si pensaba que iba a superar esto sin otro sermón, estaba equivocado.

Las vías ciegas y enterradas pueden realmente ayudarle a reducir la EMI en su PCB. Debe recordar, por supuesto, la otra publicación de la que le hablé sobre los talones de vías que promocionan la EMI. En caso de que no sea un lector dedicado (debería serlo), se lo recordaré. Los talones en las vías de hueco pasante actúan como líneas de transmisión abiertas y reflejarán cualquier señal transmitida a través de la vía nuevamente al circuito. La respuesta simple para este problema es quitar el talón. Las vías ciegas y enterradas no tienen talones, por lo que no provocarán tanta reflexión.

Simplemente porque no se puede ver una vía enterrada, o el final de una vía ciega, no significa que no puedan causar problemas de EMI. Recuerde seguir las reglas de separación eléctrica y fuga cuando coloque vías ciegas y enterradas.

^{Próxima generación de tecnología de vías}

Consideraciones de fabricación

Es extremadamente importante que hable con su fabricante cuando diseñe su HDI con estas nuevas y elegantes vías. Si usted no considera los costos y limitaciones de fabricación, podría terminar con una PCB costosa que esté llena de defectos de fabricación.

Para ahorrar tiempo y esfuerzo por adelantado, debe preguntarle a su fabricante cómo fabricarán estas tarjetas. Los métodos de fabricación pueden limitar el uso de vías ciegas o enterradas. Su fabricante le informará qué tipo de vías permiten sus métodos de fabricación.

Además del costo de los diversos métodos de fabricación, tendrá que pensar en la viabilidad a largo plazo de las vías fabricadas. Su fabricante puede sugerir la fabricación de vías usando el método de "perforación de pico". La perforación de pico es económica, pero puede provocar defectos de fabricación en su PCB. Su fabricante querrá ahorrar dinero, al igual que su gerente. Asegúrese de que las esquinas que cortan no corten el rendimiento de su PCB.

Si está diseñando una PCB de HDI, su software de diseño de PCB debe ser capaz de manejar vías ciegas y enterradas. CircuitStudio cuenta con una gran documentación que explica cómo manejar vías enterradas y ciegas.

No sienta ninguna presión, pero como la Ley de Moore está decayendo, depende de usted aumentar la densidad y la potencia del circuito. Utilice vías ciegas y enterradas de forma inteligente para ahorrar un espacio valioso en su PCB. Sin embargo, recuerde diseñar también teniendo en cuenta la compatibilidad electromagnética, el costo y la durabilidad a largo plazo.

¿Tiene un ataque de pánico sobre cómo ahorrar espacio en su PCB? Hable con un experto de Altium.