Como Vias Cegas, Enterradas e Passantes Podem Impactar o Seu Design de PCB

Crescendo, eu era obcecado por tudo relacionado ao Super Mario, mas, honestamente, quem não era. Especificamente, eu era louco pela versão antiga do Super Nintendo. Saltando de plataforma em plataforma, lançando cascos de tartarugas pixelizados, salvando princesas... que vida. Uma das melhores, embora mais estranhas, partes do jogo, sem dúvida, era entrar e sair daqueles pequenos tubos verdes que pareciam estar por toda parte. Quem os fez? Por que eles estavam lá mesmo?

Estranhamente, e quase uma infância inteira depois, me encontrei olhando para uma placa de circuito fazendo a mim mesmo as exatas mesmas perguntas. Um pequeno buraco aparentemente levando a lugar nenhum estava literalmente espalhado por toda a placa de terra e máscara de solda. Eis que surgem as vias cegas, enterradas e passantes.

À medida que continuamos nossa jornada discutindo o fato de que o mundo está forçando nossos designs a ocuparem espaços cada vez menores (a mesma história, um dia diferente), continuamos aprendendo sobre novos e empolgantes avanços tecnológicos e de fabricação que nos permitem atender a essas demandas mundiais. Desde o empilhamento de placas de múltiplas camadas (alta contagem de camadas) até mudanças nos formatos, vamos avançar ainda mais introduzindo vias cegas e enterradas, bem como as vias passantes.

Vias Cegas e Enterradas: Uma Vantagem ou uma Armadilha?

Partir à descoberta de para onde cada tubo verde levava e não saber em qual sala secreta você acabaria era metade da diversão, não era? Não tema, embora o objetivo do Super Mario fosse manter você adivinhando de tubo verde em tubo verde, projetar sua PCB HDI é (esperançosamente) exatamente o oposto. Devemos saber exatamente onde e por que você coloca buracos por toda a sua PCB sem ter que consultar um grosso livro de estratégias.

Vias são buracos que são perfurados através das trilhas de uma camada da PCB com o único propósito de se conectar a outra trilha em outra camada. Elas são frequentemente presentes em PCBs multicamadas que requerem que cada camada seja conectada de uma forma ou de outra.

Existem três versões distintas de vias que podem ser incorporadas em qualquer placa de circuito impresso multicamadas (vias cegas e enterradas, e vias passantes):

• Vias Cegas: Elas conectam uma camada externa da placa de circuito impresso a uma camada interna da PCB, mas não vão além. Então, se temos uma PCB de quatro camadas, as duas primeiras camadas terão buracos perfurados através das trilhas, mas não a terceira ou quarta.
• Vias enterradas: Estas conectam duas ou mais camadas internas entre si. Novamente, em nosso PCB de quatro camadas, a segunda e a terceira camada serão perfuradas e conectadas, enquanto as camadas externas, a primeira e a quarta, não mostrarão nenhum furo e simplesmente parecerão um ponto em branco na placa.
• Vias passantes: Como você pode ter decifrado, estas são perfuradas literalmente ‘através’ de toda a placa, conectando a primeira e a quarta camada externa (ou outras combinações de conexão das quatro camadas).

Entender Corretamente as Vias Encoraja o Crescimento do Seu Design

Apesar de parecerem insignificantes para a missão global de salvar a princesa, não parecia haver nenhum benefício nesses tubos verdes além do fato de que era muito satisfatório entrar e sair deles. As vias, por outro lado, desempenham papéis cruciais em PCBs multicamadas.

Muitas vezes, e novamente nesta era em que menor é melhor, somos deixados com a tarefa de economizar o máximo de espaço possível. Com vias, teoricamente agora somos capazes de contornar toda a rotação de trilhas que rouba espaço na camada superior (onde todos os nossos componentes também estão) e rotear tudo o que é necessário dentro da nossa segunda, terceira ou até quarta camada. Isso pode ser uma dádiva para alguns designers por aí procurando técnicas para economizar espaço.

Outro benefício adicional que você receberá ao implementar vias cegas, enterradas ou passantes na sua placa é uma redução da capacitância parasita entre as trilhas, que de outra forma poderia causar estragos no seu design. Esta redução da capacitância parasita deve-se a melhorias realizadas no encurtamento dos leads das trilhas. Embora não seja necessariamente uma razão primária, se projetado corretamente, você certamente se beneficiará da adição de vias ao design.

Outras Considerações Antes da Aplicação de Vias

Embora você possa estar ansioso para saber onde assinar, segure as rédeas, pois há algumas desvantagens em incorporar vias ao seu design (por que sempre tem que haver desvantagens?!).

Vias e placas multicamadas andam juntas, e quando se faz algo em mais de uma placa, considerações de custo devem ser levadas em conta. Isso inclui a perfuração dos furos das vias não apenas em uma, mas em duas, três, até quatro placas na exata mesma localização. Se houver até mesmo pequenos erros de tolerância no processo de perfuração e empilhamento, a placa pode ser considerada inútil.

Para aliviar isso, os fabricantes devem ter suas máquinas e tolerâncias ajustadas a frações de milímetros, o que, claro, adicionará custos consideráveis ao processo de fabricação e montagem. Como sempre, certifique-se de contatar seus fabricantes com a maior antecedência possível para conhecer suas limitações e capacidades antes de se aprofundar demais na toca do coelho das vias (ou tubo verde, como preferir).

As Vias São Adequadas para o Seu Projeto?

Este avanço no design de PCB não é de última geração, nem é ciência de foguetes, mas uma consideração cuidadosa deve ser feita se você pretende seguir por esse caminho. A complexidade que eles podem adicionar, custo e os desafios gerais de implementação podem fazer alguns correrem para as colinas. No entanto, se implementado corretamente, você colherá uma quantidade inumerável de espaço economizado, redução da capacitância parasita e, de modo geral, uma placa inspirada no Super Mario de aparência incrível.

Com um novo entendimento do que são vias, como elas podem auxiliar nos designs e as desvantagens naturais delas, você determinou se elas podem ser corretas para você? Se não, sempre há algo que será correto para você: software forte de design de PCB. Sua metodologia de design deve ser tão suave quanto Super Mario Odyssey se compara a Super Mario World, e Altium Designer pode mantê-lo avançando com um ambiente de design unificado e intuitivo.

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