Optimización de diseños de PCB con microvías: una guía completa

¿Alguna vez te has preguntado cómo la electrónica moderna puede ser tan compacta pero potente? La respuesta suele estar en las microvías, pequeños agujeros que conectan diferentes capas dentro de una placa de circuito impreso. Estas pequeñas estructuras permiten diseños de interconexión de alta densidad, lo que permite una mayor funcionalidad en un espacio más pequeño. A medida que la electrónica se vuelve más compleja, las microvías son esenciales para crear conexiones eficientes y confiables en diseños avanzados de PCB. En este artículo, exploraremos la importancia de las microvías en el diseño de PCB, cómo mejoran el rendimiento y la confiabilidad, y las consideraciones para su uso en productos electrónicos avanzados.

¿Qué es un orificio de microvía?

Según el Instituto de Placas de Circuito Impreso (IPC), un orificio de microvía es un pequeño orificio perforado con láser en una placa de circuito impreso con una relación de aspecto de 1:1, que se utiliza para conectar diferentes capas y tiene una profundidad de no más de 0.010 pulgadas o 0.25 mm.

La relación de aspecto de estas vías puede ser de 0.75:1 o incluso tan alta como 2:1, pero plantean problemas de confiabilidad. Debido a esto, normalmente solo abarcan una sola capa. Tenga en cuenta que una relación de aspecto de microvía mayor que 1 no cumple con la definición de microvía del IPC.

¿Por qué son importantes las microvías?

Las microvías son cruciales en el diseño moderno de PCB debido a la creciente complejidad y miniaturización de los productos electrónicos, que exigen placas de circuito de mayor densidad con pistas y espacios más finos. Esto conduce a un mayor número de orificios de menor diámetro, donde los orificios pasantes tradicionales ya no son factibles. Las microvías, al ser perforadas con láser y más pequeñas que los orificios perforados mecánicamente, conectan capas seleccionadas sin atravesar todas las capas, abordando estos desafíos. Además, las microvías ofrecen eficiencia espacial, rendimiento eléctrico mejorado, mayor flexibilidad de diseño, confiabilidad mejorada, rentabilidad y respaldan el desarrollo de PCB de interconexión de alta densidad (HDI), lo que las hace esenciales para dispositivos electrónicos avanzados.

Diferentes tipos de microvías

Vias ciegas

Las vías ciegas conectan una capa externa de la PCB a una o más capas internas sin pasar por toda la placa como un a través del orificio. Se utilizan comúnmente en diseños HDI para aumentar la densidad de los componentes en la superficie. Esto permite un uso más eficiente del espacio manteniendo el grosor total del tablero.

Vias enterradas

Las vías enterradas conectan las capas internas de la PCB sin llegar a las superficies exteriores. Se utilizan para mejorar la densidad de enrutamiento dentro de las capas internas, dejando las capas externas libres para componentes o enrutamiento adicionales. Este tipo de vía es fundamental en placas multicapa donde la conectividad de la capa interna es crucial.

Microvías apiladas

Las microvías apiladas implican múltiples microvías ciegas o enterradas colocadas una encima de la otra para conectar varias capas de la PCB. Esta técnica se utiliza en diseños HDI complejos para lograr una alta interconectividad en un área compacta. Las microvías apiladas son cruciales para dispositivos electrónicos avanzados que requieren conexiones de múltiples capas.

Microvías al tresbolillo

Las microvías escalonadas son microvías que están desplazadas entre sí a través de capas adyacentes, en lugar de estar alineadas verticalmente. Esta ubicación distribuye la tensión mecánica de manera más uniforme a través de la PCB, mejorando su integridad estructural y confiabilidad. Las microvías escalonadas brindan una mayor flexibilidad de diseño en PCB complejas de múltiples capas al permitir un enrutamiento más eficiente y un uso optimizado del espacio. Esta técnica es particularmente beneficiosa en diseños HDI donde mantener tanto el rendimiento como la durabilidad es crucial.

Vía en Pad

Las microvías Via-in-pad se colocan directamente debajo de las almohadillas de los componentes y, a menudo, se rellenan y recubren para crear una superficie plana. Esta técnica maximiza el uso de espacio en la superficie de la PCB, lo que permite una colocación de componentes más compacta. Via-in-pad es esencial en los diseños HDI para mejorar el rendimiento y la densidad de la placa.

Llenar o dejar microvías sin llenar en el diseño de PCB

En el diseño de PCB, la decisión de llenar o dejar microvías sin llenar depende de su aplicación y de los requisitos específicos del diseño. Las microvías llenas son esenciales para las microvías enterradas y las microvías ciegas dentro de la almohadilla. Las microvías enterradas, que conectan las capas internas, deben llenarse con cobre para evitar huecos que pueden causar altas concentraciones de tensión a lo largo de las paredes de la vía, lo que podría provocar fracturas durante los ciclos térmicos, como la soldadura por reflujo. El proceso de llenado generalmente implica un revestimiento conformado, seguido de un revestimiento pulsado para garantizar que el cuerpo de la vía esté sólidamente lleno de cobre, eliminando los huecos y asegurando una distribución uniforme del cobre. Se utilizan aditivos en el cobre o la resina para lograr un revestimiento uniforme, mejorando aún más la integridad estructural y la confiabilidad de las vías.

Por otro lado, las microvías ciegas, que conectan una capa exterior con una o más capas interiores, a veces pueden dejarse sin rellenar, especialmente si no se utilizan en áreas críticas como las almohadillas de componentes. En los primeros días de la tecnología de microvías, dejar las microvías ciegas sin rellenar era una práctica común. Sin embargo, cuando se utilizan microvías ciegas dentro de una almohadilla (via-in-pad), se deben llenar para proporcionar una superficie plana y confiable para la colocación de componentes, lo que garantiza un mejor rendimiento y durabilidad. Si bien las microvías sin relleno todavía se pueden utilizar en aplicaciones menos críticas, los diseños modernos de alta confiabilidad prefieren cada vez más las microvías llenas para maximizar el rendimiento y la longevidad de la PCB.

Construcciones de microvías apiladas o escalonadas

Las vías escalonadas son más complejas de diseñar pero menos costosas de fabricar que las vías apiladas, que requieren controles de mayor precisión y exactitud. Para mayor confiabilidad, se recomienda que las estructuras de microvías apiladas se limiten a dos capas. Si un diseño requiere una tercera capa de microvías, se debe escalonar para mejorar la integridad estructural y reducir el riesgo de falla.

Resum

Las microvías ofrecen a los diseñadores de PCB flexibilidad y confiabilidad al conectar múltiples capas, lo que las hace esenciales para diseños electrónicos avanzados. Seleccionar los materiales adecuados para las placas de circuito impreso es crucial, ya que algunos son más adecuados para el proceso de perforación por microvía. Consultar con un fabricante de PCB antes de elegir materiales ayuda a garantizar las mejores opciones para su aplicación.

VictoryPCB es un fabricante profesional de PCB con amplia experiencia en tecnología de microvía. Nuestro equipo puede guiarlo en la selección de materiales adecuados y optimizar su diseño para reducir costos y mejorar el rendimiento. Póngase en contacto con VictoryPCB hoy por ventas@victorypcb.com para analizar las necesidades de su proyecto y descubrir cómo nuestra experiencia puede ayudarle a lograr soluciones de PCB rentables y de alta calidad.