Los productos electrónicos actuales son más potentes y cuentan con más funciones. Esto impulsa cambios constantes en el diseño de PCB. Entre muchos cambios, la introducción de vías en los pads es un paso importante.Un paso en la transición del diseño de PCB de la tradición a la innovación. Por ello, en este artículo, ofrecemos un análisis profundo de las vías en los pads, incluyendo su definición, ventajas y limitaciones, una comparación con las vías tradicionales, directrices de diseño y otros tipos de vías. ¡Veámoslas juntos!

¿Qué es Via-in-Pad en el diseño de PCB?

La técnica de vías en almohadillas de soldadura consiste en diseñar vías directamente en las almohadillas de soldadura de PCB. Comúnmente utilizada en el diseño de PCB de interconexión de alta densidad (HDI), ahorra espacio y mejora el rendimiento de las placas de circuito. Este diseño permite uniones de soldadura más pequeñas a través de las capas de la placa. En los diseños de placas de circuito modernos que requieren diseños de alta densidad, la colocación de vías dentro de las almohadillas de soldadura de PCB puede reducir significativamente el espacio disponible, permitiendo diseños de componentes más compactos. Por ejemplo:

En el diseño de PCB de teléfonos inteligentes, debido a las importantes limitaciones de espacio, el uso de vías en la almohadilla puede reducir efectivamente la cantidad de capas de PCB al tiempo que mejora la calidad y la velocidad de transmisión de la señal.

Ventajas y limitaciones del enrutamiento Via-in-Pad

Ventajas

Ahorro de espacio: 

El proceso de vía en almohadilla integra inteligentemente orificios conductores y almohadillas de soldadura, ahorrando considerablemente espacio horizontal en la placa de circuito. Esta tecnología se adapta perfectamente a la tendencia de desarrollo de placas de circuito modernas de alta densidad e interconectadas. Para los dispositivos electrónicos modernos con interconexión de alta densidad, esta ventaja es especialmente notable, ya que ayuda a cumplir con los requisitos de diseño de miniaturización e integración.

Mejora de la integridad de la señal: 

Este diseño acorta la longitud del trayecto de transmisión de la señal, reduciendo así la atenuación y las interferencias. Esto es especialmente importante para la transmisión de señales de alta frecuencia, ya que garantiza la integridad y estabilidad de la señal y mejora el rendimiento general de los productos electrónicos.

Mejora de la confiabilidad: 

Esta tecnología reduce el número de puntos de conexión, lo que reduce el riesgo de fallos. Además, mejora la fiabilidad general de la placa de circuito, mejorando así la durabilidad y la estabilidad de los productos electrónicos.

Desventajas

Proceso complejo: 

En comparación con los procesos tradicionales, la implementación de la vía en la almohadilla es más compleja. Requiere mayores requisitos técnicos y más pasos de producción, lo que puede generar un aumento en los costos de producción. Además, los procesos complejos pueden aumentar la incertidumbre y los riesgos en el proceso de producción.

Altos requisitos para los equipos de producción: 

La vía en almohadilla requiere equipos de producción especiales y soporte técnico. Estos dispositivos suelen tener un alto contenido tecnológico y un alto costo, lo que puede requerir mayor trabajo para su aplicación directa en las líneas de producción generales.

Dificultad en el control de calidad: 

El control de calidad de las almohadillas también se enfrenta a mayores desafíos. Los fabricantes necesitan establecer procesos de gestión de la producción y pruebas más estrictos para garantizar la calidad y la fiabilidad del producto.

Vía en almohadilla vs. Vías convencionales

Directrices de diseño para Via-in-Pad

Espaciado y diseño

1. Asegúrese de que haya suficiente espacio entre los componentes y el cableado alrededor de la vía en la almohadilla para evitar interferencias durante los procesos de fabricación y ensamblaje.

2. Tenga en cuenta el diseño del BGA y otros paquetes de alta densidad para garantizar que los orificios pasantes no interfieran con la colocación y soldadura de los componentes.

Diseño de almohadilla

1. El tamaño de la almohadilla debe ser lo suficientemente grande para acomodar los orificios pasantes y proporcionar suficiente área de soldadura.

2. La forma de la almohadilla de soldadura debe optimizarse según el tipo de componente y el proceso de soldadura para garantizar una buena calidad de soldadura y conexión eléctrica.

Vía procesamiento

1. Los orificios pasantes deben rellenarse con materiales de relleno adecuados (como pasta metálica, polímero, etc.) para evitar que la soldadura fluya hacia los orificios y forme burbujas o huecos durante el proceso de soldadura.

2. La selección de los materiales de relleno debe tener en cuenta su conductividad, estabilidad térmica y adhesión a las almohadillas de soldadura.

Diseño térmico y disipación de calor

1. En situaciones de alta disipación de calor, se debe prestar especial atención al diseño térmico de la vía en la almohadilla para garantizar el funcionamiento confiable de los componentes y las PCB.

2. Utilice disipadores de calor, orificios de disipación de calor u otras estructuras de disipación de calor para mejorar el efecto de disipación de calor.

Fabricación y Aensamblaje Requi pos

1. Trabajar en estrecha colaboración con los fabricantes para garantizar que tengan la capacidad y la experiencia para manejar la tecnología de almohadillas.

2. Siga las pautas de fabricación y montaje proporcionadas por el fabricante para garantizar una calidad y confiabilidad óptimas.

Cuándo utilizar vía en almohadilla?

El diseño de vía en almohadilla ofrece amplias posibilidades de aplicación en PCB de interconexión de alta densidad, encapsulados BGA con alto número de pines, en situaciones con altos requisitos de disipación térmica y en escenarios de aplicación especiales. Sin embargo, en la práctica, es necesario equilibrar y optimizar según las situaciones específicas para garantizar el mejor resultado de diseño.

Precauciones:

Evita el efecto almohada y las burbujas.

Durante el proceso de soldadura por reflujo, el aire dentro de la vía puede escaparse debido a la expansión térmica, formando un efecto almohada o burbujas. Por lo tanto, es necesario asegurarse de que los orificios pasantes estén completamente llenos y ventilados antes de soldar.

Controlar costos y ciclos

La vía en la plataforma tiene un costo relativamente alto. Por lo tanto, este factor debe considerarse en detalle durante la fase de diseño.

Cumplir con los estándares y regulaciones de la industria.

Cumplir con los estándares de la industria y las especificaciones emitidas por organizaciones autorizadas como IPC para garantizar el cumplimiento y la confiabilidad del diseño de las vías en las almohadillas.

Relleno de vía en almohadilla

El relleno de vía en almohadilla se refiere al proceso de rellenar la vía ubicada en la almohadilla de soldadura. Esta tecnología puede mejorar la conexión entre la vía y la almohadilla, mejorando la fiabilidad y el rendimiento de la placa de circuito. A continuación, se presentan algunos métodos y materiales de relleno.

Método de llenado

§   Método de llenado mecánico: Se utiliza equipo de llenado especializado para inyectar material de relleno en el orificio de la vía. Este método es adecuado para vías más grandes y circuitos impresos más gruesos.

§   Método de recubrimiento químico de cobre: Mediante este método, se forma una capa de cobre en la pared interna y el fondo de las vías. Este método es adecuado para vías más pequeñas y con mayor precisión de llenado.

§   Método de llenado de resina: Rellene los orificios conductores con resina u otros materiales poliméricos. Este método es adecuado para situaciones que requieren un relleno no conductor, como la prevención de interferencias electromagnéticas (EMI) e interferencias de radiofrecuencia (RFI).

Material de relleno

§   Materiales de relleno de metal:Se utilizan metales conductores como el cobre y la plata para mejorar el rendimiento eléctrico y la resistencia de la conexión.

§   Materiales de relleno de polímeros:como la resina epoxi, se utilizan para relleno no conductor para evitar interferencias electromagnéticas e interferencias de radiofrecuencia al tiempo que brindan soporte estructural.

§   Materiales compuestos: Combinando las ventajas de los metales y los polímeros, tienen conductividad eléctrica y resistencia a la corrosión química.

Otros tipos de vías

• Agujero pasante vía
• Ciego a través de
• Enterrado vía

Si desea obtener más información sobre las vías de PCB (como el impacto de las vías de PCB en el ensamblaje de PCB o la información detallada sobre los tipos de vías mencionados anteriormente...), haga clic aquí.

Conclusión

La inserción de vías en las almohadillas de soldadura es crucial en la electrónica moderna. Como innovación clave en el diseño de PCB, ofrece soluciones para interconexiones de alta densidad. Al perforar vías directamente en las almohadillas de soldadura y rellenarlas con materiales específicos, esta tecnología no solo ahorra valiosos recursos de espacio, sino que también mejora significativamente la integración de la placa de circuito y la fiabilidad de las conexiones de los componentes.