Aumente la densidad de sus componentes y trazas con la tecnología de vía en pad metalizado

Tengo este increíble sistema estéreo de cuatro altavoces con un subwoofer en mi apartamento que a mis vecinos les encanta odiar. Por mucho que disfrute escuchando música en esto, la única parte que odio es el desorden de cables de audio que se esconden detrás de los altavoces. La última vez que intenté limpiar detrás de mi sistema, casi arranco algunos de los cables de audio. Si solo organizar mi alta densidad de cables de audio fuera tan fácil como trazar pistas en una placa de circuito impreso HDI.

Las vías ciegas y las vías enterradas son importantes en las placas multicapa ya que permiten a los diseñadores realizar conexiones eléctricas entre capas. Esto es especialmente importante con componentes SMT de paso fino y un pad BGA que requieren una alta densidad de pistas para hacer las conexiones requeridas. La tecnología de vía en pad es un método eficiente para ahorrar espacio en la placa, ya que no es necesario trazar una pista corta entre el pad y la vía.

Cuándo usar el diseño de vía en pad

Algunos diseñadores te dirán que evites el diseño de vía-en-pad. La realidad es que las vías en pad, al igual que cualquier otra estructura de vía, son herramientas útiles en algunas situaciones. El pad metálico alrededor del borde de la vía disipa el calor y ayuda con la gestión térmica del pad en la placa de circuito. Los pads también te permiten hacer conexiones con componentes pasivos SMTs o ICs, y el agujero de la vía cercano permite el enrutamiento hacia capas más profundas y ayuda a mantener alta la densidad de componentes.

Aparte de aumentar la densidad de interconexión y permitir el enrutamiento en capas inferiores, el diseño de vía en pad de Altium también reduce la inductancia en las conexiones. El diseño de vía-en-pad se utiliza típicamente con BGAs de paso fino y ofrece algunas ventajas sobre el usual fanout tipo hueso de perro. El ahorro de espacio que ofrece el diseño de vía-en-pad también puede ayudar a los diseñadores a reducir el número de capas.

VIPPO

El diseño con vía en pad plateada sobre (VIPPO) es una técnica que permite una máscara de soldadura y soldadura en vías dentro del pad con una pequeña sección transversal. Las vías pueden ser rellenadas con un material epóxico curado en el diseño VIPPO. Primero, se utiliza un proceso de plateado estándar para recubrir el interior de la vía. Después del plateado de cobre y el relleno con epoxi, el agujero rellenado se tapa con un pad de cobre. Los componentes electrónicos pueden entonces ser soldados directamente al pad VIPPO.

Los términos vía en pad y VIPPO a veces se usan indistintamente. El diseño de vía en pad utilizado para soldadura directa debe ser rellenado con un epoxi para prevenir la mecha a través del agujero de la vía, al igual que en VIPPO. El epoxi utilizado para tapar la vía puede ser conductivo o no conductivo.

BGA de paso fino

Un epoxi conductivo tiene una ventaja en términos de gestión térmica debido a su mayor conductividad térmica. Dado que VIPPO utiliza un pad de cobre en el punto de conexión, también ofrece una mejor gestión térmica de la placa de circuito debido a su mayor conductividad térmica. Combinar VIPPO con un epoxi conductivo ofrece incluso una mejor disipación del calor lejos del punto de conexión. La mejor estrategia de gestión térmica requiere que el interior de la vía esté completamente plateado con cobre.

Problemas de Fabricación

Los diseños via-in-pad y VIPPO aumentan el número de pasos requeridos por el fabricante de PCB, lo que lleva a un aumento en los costos de fabricación. Los costos reales dependen del tamaño del via y del número total de vias en la placa. Pero el diseño via-in-pad puede permitir que un diseñador creativo sea más eficiente con su enrutamiento e incluso reducir el número de capas requeridas. Esto puede compensar el aumento en los costos de fabricación.

Las máscaras de soldadura se han utilizado para tapar los agujeros abiertos de via-in-pad con el fin de evitar que la soldadura se filtre dentro del agujero del via (conocido como "tenting"). En cambio, los componentes de paso fino deben usarse con diseños VIPPO debido al pequeño tamaño del pad. El chapado en VIPPO bloquea la soldadura para que no fluya a través del agujero del via y cree un desorden en la capa inferior durante el ensamblaje.

La soldadura manual puede ser apropiada para adjuntar componentes electrónicos a diseños de via-in-pad abiertos ya que la destreza humana puede ayudar a prevenir la filtración de soldadura. Con la soldadura por ola o reflujo, se debe usar VIPPO ya que perderá el control sobre la filtración. Una excepción son los componentes de paso fino: VIPPO con la estrategia de fanout apropiada siempre debe usarse en estos componentes electrónicos, especialmente con BGAs de paso fino.

Estación de rework para PCB de alta densidad

Una desventaja de llenar completamente con cobre es la dificultad para platear uniformemente el interior del vía. Los fluidos y/o el aire pueden quedar atrapados en el interior del relleno de cobre, incluso aunque el agujero parezca sellado. Esto resulta en desgasificación durante el soldado. Su fabricante debería tener procedimientos de control de calidad adecuados en caso de que elija llenar un VIPPO enteramente con cobre.

Las herramientas CAD integradas en Altium Designer^® facilitan el uso de vías en pad para enrutar conexiones. La herramienta ActiveRoute^® te ayuda a enrutar señales a través de tu placa de circuito. Habla hoy con un experto de Altium para saber más.