Aumente a Densidade de Componentes e Trilhas com a Tecnologia de Via-in-pad Metalizada

Eu tenho esse incrível sistema de som com quatro alto-falantes e um subwoofer no meu apartamento que meus vizinhos adoram odiar. Por mais que eu goste de ouvir música nesse aparelho, a única parte que detesto é a bagunça de cabos de áudio que se esconde atrás dos alto-falantes. Da última vez que tentei limpar atrás do meu sistema, quase arranquei alguns dos cabos de áudio. Se ao menos organizar minha alta densidade de cabos de áudio fosse tão fácil quanto traçar rotas em uma placa de circuito impresso HDI.

As vias cegas e enterradas são importantes em placas de múltiplas camadas, pois permitem que os projetistas façam conexões elétricas entre as camadas. Isso é especialmente importante com componentes SMT de passo fino e um pad de BGA que requerem uma alta densidade de trilhas para fazer as conexões necessárias. A tecnologia via in pad é um método eficiente para economizar espaço na placa, já que não é necessário traçar uma trilha curta entre o pad e a via.

Quando Usar o Design Via-in-pad

Alguns designers dirão para você evitar o design de via-em-pad. A realidade é que as vias em pad, assim como qualquer outra estrutura de via, são ferramentas úteis em algumas situações. O pad metálico ao redor da borda da via dissipa calor e ajuda na gestão térmica do pad do circuito impresso. Os pads também permitem que você faça conexões com componentes passivos SMTs, ou ICs, e o furo da via próxima permite o roteamento para camadas mais profundas e ajuda a manter a densidade de componentes alta.

Além de aumentar a densidade de interconexão e permitir o roteamento em camadas inferiores, o design de via em pad da Altium também reduz a indutância nas conexões. O design de via-em-pad é tipicamente usado com BGAs de passo fino e oferece algumas vantagens sobre o usual fanout tipo osso de cachorro. A economia de espaço oferecida pelo design de via-em-pad também pode ajudar os designers a reduzir a contagem de camadas.

VIPPO

O design Via-in-pad plated over (VIPPO) é uma técnica que permite uma máscara de solda e soldagem em vias no pad com uma pequena seção transversal. As vias podem ser preenchidas com um material epóxi curado no design VIPPO. Primeiro, um processo de galvanização padrão é usado para revestir o interior da via. Após a galvanização de cobre e o preenchimento com epóxi, o furo preenchido é coberto com um pad de cobre. Componentes eletrônicos podem então ser soldados diretamente no pad VIPPO.

Os termos via-in-pad e VIPPO são às vezes usados de forma intercambiável. O design via-in-pad usado para soldagem direta deve ser preenchido com um epóxi para evitar a capilaridade através do furo da via, assim como no VIPPO. O epóxi usado para preencher a via pode ser condutivo ou não condutivo.

BGA de passo fino

Um epóxi condutivo tem uma vantagem em termos de gerenciamento térmico devido à sua maior condutividade térmica. Como o VIPPO usa um pad de cobre no ponto de conexão, ele também oferece melhor gerenciamento térmico da placa de circuito devido à sua maior condutividade térmica. Combinar VIPPO com um epóxi condutivo oferece ainda melhor dissipação de calor a partir do ponto de conexão. A melhor estratégia de gerenciamento térmico requer que o interior da via seja completamente revestido com cobre.

Problemas de Fabricação

Designs com via-em-pad e VIPPO aumentam o número de etapas necessárias na fabricação de PCBs, levando a custos de fabricação mais altos. Os custos reais dependem do tamanho da via e do número total de vias na placa. Mas o design via-em-pad pode permitir que um designer criativo seja mais eficiente com seu roteamento e até reduza a quantidade necessária de camadas. Isso pode compensar o aumento nos custos de fabricação.

Máscaras de solda têm sido usadas para tampar buracos abertos em vias-em-pad a fim de prevenir que a solda seja sugada para dentro do buraco da via (conhecido como “tenting”). Componentes de passo fino devem, em vez disso, ser usados com designs VIPPO devido ao pequeno tamanho do pad. O revestimento no VIPPO bloqueia a solda de fluir através do buraco da via e criar uma bagunça na camada inferior durante a montagem.

Soldagem manual pode ser apropriada para anexar componentes eletrônicos a designs de via-em-pad abertos, já que a destreza humana pode ajudar a prevenir a sucção da solda. Com soldagem por onda ou refusão, VIPPO deve ser usado, pois você perderá o controle sobre a sucção. Uma exceção são componentes de passo fino: VIPPO com a estratégia de fanout apropriada deve sempre ser usado nesses componentes eletrônicos, especialmente com BGAs de passo fino.

Estação de retrabalho para PCBs de alta densidade

Uma desvantagem do preenchimento completo com cobre é a dificuldade em revestir uniformemente o interior da via. Fluidos e/ou ar podem ficar presos no interior do preenchimento de cobre, mesmo que o furo pareça selado. Isso resulta em desgaseificação durante a soldagem. Seu fabricante deve ter procedimentos adequados de controle de qualidade em vigor se você optar por preencher uma VIPPO inteiramente com cobre.

As ferramentas CAD integradas no Altium Designer^® facilitam o uso de vias nos pads para rotear conexões. A ferramenta ActiveRoute^® ajuda você a rotear sinais por toda a sua placa de circuito. Fale hoje mesmo com um especialista da Altium para saber mais.