A medida que el campo de la electrónica continúa evolucionando, aumenta la necesidad de PCB más compactos y de alto rendimiento, lo que garantiza una importante innovación en el diseño y la fabricación de PCB. Algunas de las innovaciones más importantes en la fabricación de PCB incluyen vías ciegas y enterradas, características que permiten una mayor interconectividad en placas multicapa, a la vez que hacen que las PCB sean más compactas y añaden más funcionalidad.

Estas características son muy importantes en la fabricación de PCB HDI, ya que estos PCB sirven como base para muchas tecnologías utilizadas en telecomunicaciones, automoción, aeroespacial y equipos médicos.

Profundicemos en este artículo y comprendamos cuán importantes son estas vías para el avance en las PCB y cómo pueden desempeñar su papel en el éxito de los sistemas electrónicos modernos.

¿Qué es Blind Vias?

Las vías ciegas son un tipo de conexión que interconecta las capas de la PCB, garantizando su compactibilidad y funcionalidades avanzadas. Es un proceso importante en el diseño y la fabricación de PCB multicapa. Una vía ciega conecta la capa exterior de la multicapa con al menos una capa interior sin atravesar todo el espesor de la placa. Esta característica la distingue de otros tipos, como las vías pasantes y las vías enterradas, que conectan solo la capa interior, a diferencia de las vías ciegas.

Las vías ciegas son bastante necesarias en las PCB HDI. En la evolución de la electrónica, un factor importante que la moderniza es su compacidad. A menos que las PCB no sean compactas, el producto final no lo será, por lo que las vías ciegas desempeñan un papel fundamental para que las PCB sean compactas y de alto rendimiento.

Incluso el diseño de circuitos más complejo y la miniaturización de los aparatos electrónicos permiten la incorporación de vías ciegas sin afectar su rendimiento ni fiabilidad. A continuación, analizaremos sus principales características, las ventajas del uso de PCB y algunas desventajas para explicar la importancia de esta tecnología en las PCB multicapa.

Características principales de una vía ciega

Las vías ciegas tienen algunas características importantes que garantizan su indispensabilidad para las PCB avanzadas:

●      Perforación de profundidad parcialLas vías ciegas no atraviesan la PCB por completo, sino que pueden conectar una de las capas externas de la PCB con varias capas internas que pueden terminarse dentro de la estructura de la placa. La profundidad de estas vías se controla para que coincida con las capas que conecta.

●      Diámetros más pequeñosLos diámetros de las vías ciegas suelen ser inferiores a 0.15 mm, lo cual es bastante pequeño, lo que las hace adecuadas para diseños compactos HDI de mayor densidad. Esto contribuye significativamente a la compactación de las PCB.

●      Técnicas de perforación avanzadas: Los métodos de perforación, como la perforación láser o la perforación mecánica, deben emplearse en vías ciegas. La perforación láser ofrece un método preciso para perforar vías de diámetro pequeño sin dañar el material circundante, lo que la hace más recomendable. 

●      Conectividad específica de capa:Las vías ciegas ofrecen interconexiones de capas específicas que reducen las posibilidades de que se produzcan cortes de señal, lo que mejora el rendimiento eléctrico en circuitos de alta frecuencia.

Ventajas de Blind Via

Estas son algunas de las ventajas que ofrece Blind Vias en el diseño de PCB:

●      Optimización del espacio: Las vías ciegas ofrecen un diseño que optimiza el espacio en PCB multicapa, lo cual es importante en la electrónica moderna. Este espacio puede aprovecharse para alojar más componentes o para compactar la PCB. Las PCB con vías ciegas se pueden utilizar en dispositivos compactos como smartphones y wearables.

●      Integridad de señal mejorada: Dado que las vías de bling evitan la formación de stubs de vía innecesarios, no permiten reflexiones de señal, lo que mejora el rendimiento de los circuitos de alta frecuencia. Por lo tanto, esta utilidad puede aplicarse en aplicaciones que requieren una transmisión de señales más rápida, como las telecomunicaciones y el procesamiento de datos.

●      Soporte tecnológico de HDI: Dado que su diseño permite configuraciones compactas, las vías ciegas son ideales para PCB HDI. Admiten placas multicapa con alta densidad de componentes.

Desventajas de utilizar una vía ciega

Si bien existen algunas ventajas importantes relacionadas con las vías ciegas, también existen algunas desventajas y problemas:

●      Mayores costos de fabricación:Dado que las técnicas de perforación avanzadas, como la perforación láser y la laminación secuencial, que son más costosas que las vías pasantes estándar, tienen costos de fabricación bastante más elevados.

●      Proceso de fabricación complejo: Las vías ciegas tienen requisitos de perforación parcial y la necesidad de una alineación precisa de las capas, lo que puede aumentar la complejidad de fabricación, el tiempo de producción y las posibilidades de defectos.

●      Problemas de confiabilidad: La mala fabricación de vías ciegas puede generar defectos como huecos, falta de revestimiento o grietas por tensión térmica que pueden deteriorar la integridad eléctrica y mecánica de una PCB.

●      Limitaciones de diseño: Si bien las vías ciegas permiten una gran flexibilidad de diseño, los diseños aún están estrictamente sujetos a reglas de diseño particulares, como el tamaño mínimo de la vía y la relación de aspecto, que a veces pueden afectar la capacidad de fabricación o el rendimiento.

¿Qué son las vías enterradas?

Las vías enterradas son un tipo especial de visado que se utiliza en PCB multicapa para conectar dos o más capas internas sin tocar ninguna de las superficies externas de la placa. Estas vías están encerradas dentro de la estructura de la PCB y, por lo tanto, son invisibles. Las vías enterradas se están volviendo indispensables en los diseños de PCB avanzados, especialmente en las placas HDI, donde las limitaciones de espacio y los imperativos de rendimiento impulsan la necesidad de una mejor conectividad entre capas.

Las vías enterradas son cruciales para el desarrollo de sistemas electrónicos compactos, fiables y de alto rendimiento. Al permitir conexiones internas y dejar libres las capas superficiales para la colocación y el enrutamiento de componentes, las vías enterradas maximizan la funcionalidad y la densidad de las PCB modernas. Analicemos en detalle sus características principales, junto con sus ventajas y desventajas.

Características principales de las vías enterradas

Las características distintivas de las vías enterradas incluyen un número en comparación con otras vías:

●      Conexión de capa interna: Las vías enterradas conectan únicamente las capas internas. De hecho, en la estructura del tablero durante la laminación, las estructuras completamente cerradas no alcanzan las capas más externas.

●      Técnicas de fabricación avanzadas: En las vías enterradas, el proceso utilizado se denomina laminación sucesiva, donde las capas internas se fabrican y luego se laminan en la placa antes de perforar las vías. Esto, manteniendo una interconexión sólida, permite una alineación precisa.

●      Funcionalidad específica de la capa: En ocasiones, las vías ciegas conectan ciertas capas internas. Esto permite al diseñador crear una ruta de señal aislada o un plano de potencia sin obstrucciones en las capas superficiales.

●      Miniaturización: Al ser normalmente de pequeño diámetro, las vías enterradas son más fáciles de usar en aplicaciones complejas de alta densidad. Contribuyen a diseños de PCB compactos y eficientes, especialmente en dispositivos como teléfonos inteligentes, dispositivos médicos y electrónica automotriz.

Todas estas características hacen que las vías enterradas sean irreemplazables para los diseñadores que tienen que luchar en proyectos complejos y con espacio limitado de placas de circuitos impresos.

Ventajas del uso de vías enterradas

La integración de vías enterradas en el diseño de PCB ofrece varios beneficios que mejoran el rendimiento, la funcionalidad y la eficiencia del diseño:

●      Optimización del espacio: Como las vías enterradas conectan solo las capas internas, se libera espacio en la superficie. Esto facilita el enrutamiento de pistas y el montaje de componentes en las capas externas, lo cual es fundamental en dispositivos compactos.

●      Integridad de señal mejorada: La vía enterrada facilita el aislamiento de la señal dentro de la PCB, reduciendo la diafonía y la interferencia electromagnética (EMI). Esto es muy... Importante en diseños de alta frecuencia donde la integridad de la señal no puede verse comprometida.

●      Utilización mejorada de capas:Las vías enterradas permiten un mejor uso de las capas internas, lo que permite a los diseñadores crear planos de potencia dedicados, capas de tierra o rutas de señal sin comprometer el diseño de la superficie.

●      Soporte para la tecnología HDILas vías enterradas ofrecen una excelente compatibilidad con las PCB HDI, ampliamente utilizadas en sistemas electrónicos complejos. Su capacidad para proporcionar conexiones entre capas, a la vez que garantiza la compactibilidad de la PCB, las hace ideales para aplicaciones de alta densidad.

●      Fuerza mecánica:Como las vías enterradas están completamente enterradas en la PCB, mejoran la estabilidad mecánica de la placa, lo que reduce el riesgo de daños durante el ensamblaje o el funcionamiento.

Desventajas del uso de vías enterradas

A pesar de las ventajas, las vías enterradas presentan algunos desafíos y limitaciones que deben tenerse en cuenta durante el diseño y la fabricación:

●      Mayores costos de fabricaciónEl proceso de fabricación de vías enterradas requiere pasos adicionales, como la laminación secuencial y el taladrado de precisión, lo que incrementa los costos de producción. Esto puede hacerlas menos viables para aplicaciones con costos sensibles.

●      Proceso de fabricación complejoLas vías enterradas requieren equipos de alta tecnología y experiencia para su fabricación. El proceso de laminación secuencial complica el flujo de trabajo de fabricación, lo que aumenta la probabilidad de errores y prolonga los tiempos de producción.

●      Desafíos de inspección y pruebas: como las vías enterradas son invisibles externamente, las pruebas de calidad exigen herramientas especializadas como imágenes de rayos X, lo que agrega costos y complejidad.

●      Restricciones de diseño: Los diseñadores deben cumplir reglas estrictas con respecto al tamaño y la relación de aspecto, lo que limita la flexibilidad del diseño.

●      Preocupaciones por el estrés térmico: Las vías enterradas mal fabricadas pueden fallar bajo estrés térmico, lo que compromete la confiabilidad en entornos de alta temperatura.

Las vías enterradas son parte integral del diseño de PCB moderno, lo que permite circuitos de alta densidad y alto rendimiento que satisfacen las demandas de la electrónica avanzada actual.

Aplicaciones de vías enterradas/ciegas

●      PCB HDIEstas vías son fundamentales en las placas de interconexión de alta densidad, lo que permite diseños compactos para dispositivos como teléfonos inteligentes, tabletas y tecnologías portátiles.

●      Electrónica automotrizSe emplean en sistemas avanzados de asistencia al conductor (ADAS), sistemas de información y entretenimiento y otros componentes automotrices de alto rendimiento.

●      Dispositivos médicos:Las vías ciegas y enterradas soportan equipos médicos miniaturizados, como dispositivos implantables y herramientas de diagnóstico, al proporcionar circuitos compactos y confiables.

●      Aeroespacial y defensaEs posible realizar diseños robustos y con restricciones de espacio para sistemas utilizados en la industria aeroespacial y de defensa mediante el uso de vías ciegas y enterradas.

●      Equipo de telecomunicaciones:Los dispositivos como enrutadores, servidores y estaciones base dependen de vías ciegas y enterradas para la transmisión de señales de alta frecuencia y alta velocidad.

Costos de vías ciegas y vías enterradas

La complejidad de incluir vías ciegas y enterradas en la fabricación de PCB afecta significativamente los costos. Los factores clave de costo incluyen:

●      Procesos de fabricación avanzados:La fabricación requiere técnicas sofisticadas como perforación láser y laminación secuencial, lo que aumenta los gastos de producción.

●      Uso de materialEs posible que se necesiten materiales adicionales, como láminas recubiertas de resina y preimpregnados, para soportar estructuras avanzadas.

●      Complejidad del diseñoLa alineación precisa y el registro de capas aumentan los costos de diseño y fabricación.

●      Pruebas e Inspección:Para garantizar la fiabilidad de estas vías se necesitan métodos de prueba avanzados, lo que aumenta aún más los costes.

Si bien son más costosos que los orificios pasantes estándar, las ventajas que ofrecen en términos de optimización del espacio, rendimiento y flexibilidad de diseño a menudo justifican la inversión, en particular en aplicaciones de alta gama y de misión crítica.

Otros tipos de vías de PCB: vías pasantes y microvías

Además de las vías ciegas y enterradas, las vías pasantes y las microvías se utilizan ampliamente en la fabricación de PCB, cada una de las cuales cumple distintas funciones de diseño.

A través de vías

Las vías pasantes son el tipo más convencional en el diseño de PCB. Se extienden por todo el espesor de la PCB y conectan todas las capas de arriba a abajo.

●      Características:Creadas mediante perforación mecánica, las vías pasantes son generalmente más grandes que las vías ciegas o microvías.

●      AplicacionesLas vías pasantes son rentables y adecuadas para diseños de PCB más sencillos y de baja densidad. Sin embargo, pueden ocupar un valioso espacio de enrutamiento en las capas externas, lo que las hace menos idóneas para diseños compactos o HDI.

Microvías

Las microvías son pequeñas vías que se crean generalmente mediante perforación láser. Conectan capas adyacentes o abarcan hasta dos capas, lo que las hace ideales para PCB HDI.

●      Características:

○      Diámetro inferior a 150 µm.

○      Limitado a conectar unas pocas capas, mejorando la densidad de enrutamiento.

○      Fabricado mediante procesos avanzados como la perforación láser.

●      AplicacionesLas microvías se utilizan ampliamente en diseños de alta frecuencia y alta densidad, como teléfonos inteligentes, dispositivos portátiles y otros dispositivos electrónicos compactos.

Microvías vs. Vías ciegas

Si bien las microvías y las vías ciegas tienen algunas similitudes, también tienen algunas diferencias significativas que afectan significativamente la funcionalidad y las aplicaciones:

●      Tamaño: Comparado con bLas microvías son más pequeñas, lo que las hace ideales para diseños ultracompactos.

●      Conectividad de capasLas microvías pueden conectar capas adyacentes, mientras que las vías ciegas pueden unir capas externas con las internas.

●      Complejidad de manufactura:Se necesita perforación láser en micro vías, mientras que las vías ciegas pueden utilizar perforación láser o mecánica, lo que depende del tipo de requisitos.

●      CostoComparativamente hablando, las microvías son más caras que las vías ciegas debido a su tamaño y precisión.

Conclusión

Las vías ciegas y enterradas son características muy importantes en la fabricación moderna de PCB. Para satisfacer las demandas de los dispositivos electrónicos avanzados, estas características permiten diseños compactos, de alto rendimiento y complejos en PCB. Estas vías especializadas ofrecen a los diseñadores la flexibilidad necesaria para optimizar el espacio, mejorar la integridad de la señal y admitir aplicaciones HDI de interconexión de alta densidad.

Si bien las vías ciegas y enterradas ofrecen numerosas ventajas, también presentan algunas desventajas, como la complejidad y el coste. Este tipo de PCB de vías multicapa es muy útil en industrias donde la precisión y el rendimiento son cruciales, como las telecomunicaciones, la automoción, la industria aeroespacial y los dispositivos médicos.

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