En el diseño de PCB, la vía humilde y el orificio pasante chapado (PTH) son elementos fundamentales, pero su mala aplicación es una de las principales causas de fallos en el campo, problemas térmicos y degradación de la señal. Aunque a menudo se usan de forma intercambiable, los PTH y las vías cumplen funciones eléctricas, mecánicas y térmicas distintas. Confundirlos conduce a diseños ineficientes, costes inflados y fiabilidad comprometida. Esta guía, basada en 25 años de experiencia manufacturera de Jerico, ofrece una comparación definitiva. Vamos más allá de las definiciones básicas para explorar cómo las tecnologías avanzadas de vía—desde vías llenas para aplicaciones de alta corriente hasta microvias para IDH—son críticas para resolver los retos modernos en electrónica de potencia, sistemas automotrices y comunicaciones de alta velocidad.
La distinción crítica: Agujero Atravesante (PTH) vs. Vía
Comprender la diferencia funcional central entre un PTH y un vía es el primer paso hacia la excelencia en Diseño para la Fabricación (DFM). La elección afecta a todo, desde el rendimiento del ensamblaje hasta la fiabilidad a largo plazo.
| Característica | Agujero Atravesante Chapado (PTH) | Via (A través de la Via, Ciego, Enterrado) | Implicaciones prácticas en el diseño |
|---|---|---|---|
| Función primaria | Montaje de componentes y conexión eléctrica. Diseñado para asegurar mecánicamente y conectar eléctricamente componentes de tecnología de agujero atravesante (THT) como conectores, grandes condensadores o dispositivos de alimentación. | Solo conexión eléctrica entre capas. Proporciona únicamente un camino conductor entre las diferentes capas de la PCB. Nunca se ha usado para cables de componentes. | Usar un vía para montar un componente fallará.El anillo anular no está diseñado para esfuerzos mecánicos, y la mecha de soldadura puede crear circuitos abiertos. Siempre especifica los PTH para las piezas THT en tu biblioteca CAD. |
| Tamaño y relación de aspecto típicos | Diámetro mayor (por ejemplo, 0,8 mm – 2,0 mm). La relación de aspecto (grosor de la placa/diámetro del agujero) normalmente se mantiene por debajo8:1Para un emplatado fiable. | Diámetro menor (por ejemplo, 0,2 mm – 0,5 mm para vías pasantes). Las microvias pueden medir ≤0,1 mm. Las relaciones de aspecto para los through-vias también se mantienen manejables, mientras que las microvias tienen relaciones de aspecto muy bajas. | Los PTH consumen más espacio.Usar mal una PTH grande cuando un vía pequeño bastaría desperdicia espacio valioso de enrutamiento, especialmente en diseños densos, aumentando innecesariamente el número de capas y el coste. |
| Fabricación y enfoque en costes | Requiere un control preciso del tamaño del agujero para el ajuste de los componentes.Factor de coste:Perforar agujeros más grandes y asegurar la integridad del blindaje para garantizar la resistencia mecánica. | Céntrate en la fiabilidad del blindaje para la conductividad.Factor de coste:Perforación láser para microvias/IDH, pasos adicionales de laminación para vías ciegas/enterradas. | Optimiza la función.Para el enrutamiento puro, usa la vía fiable más pequeña. Para los componentes, usa una PTH del tamaño adecuado. La comprobación gratuita de DFM de Jerico detecta este error común. |
| Función térmica y actual | Puede conducir corriente/calor significativo a través del propio cable del componente. El cañón PTH proporciona masa térmica adicional. | Herramienta primaria de gestión térmica (Vías térmicas). La capacidad de corriente está limitada por el blindaje delgado del cañón, a menos que esté específicamente diseñado (por ejemplo, vías llenas). | Para la disipación de calor, los arreglos de vías térmicas bajo una plataforma son más efectivos que un solo PTH.Para corrientes altas, se requieren vías especializadas llenas o múltiples vías paralelas. |
Por qué equivocarse te cuesta: escenarios reales
- Escenario 1 (fallo de fiabilidad):Un diseñador utiliza un vía estándar para montar un pasador de cabezal. Durante la soldadura por ondas, la soldadura pasa por el tubo de la vía, dejando un vacío en la unión. La vibración en el campo hace que la frágil unión se agriete.Causa raíz:Vía usada como PTH.
- Escenario 2 (Impacto en costes y rendimiento):Para estar "seguros", un diseñador utiliza PTH de 0,8 mm para todas las transiciones de capa en una placa digital de 16 capas. Esto consume un 30% más de área de enrutamiento, forzando un cambio de una pila de 8 capas a una de 10 capas, aumentando el coste de la placa en un 25% y añadiendo inductancia parásita innecesaria a las líneas de alta velocidad.Causa raíz:Sobreuso de PTH donde las vías eran apropiadas.
Tecnologías avanzadas de vía: Resolviendo desafíos de alta corriente, térmica e IDH
Una vez dominada la distinción básica PTH/vía, el siguiente nivel es seleccionar y especificar laTipo derechode Via para tus necesidades eléctricas y térmicas. Los vías pasantes estándar suelen ser insuficientes para aplicaciones avanzadas.
1. La solución de alta corriente y térmica: vías llenas y tapadas
En electrónica de potencia (cargadores de vehículos eléctricos, accionamientos de motor) y aplicaciones de LED de alta potencia, los barriles de vía estándar son un cuello de botella para la corriente y el calor. Una vía con un diámetro de 0,3 mm y una pared de cobre de 25 μm tiene una resistencia continua continua de varios miliohmios y una masa térmica limitada.
La solución diseñada de Jerico:Ofrecemosmediante relleno y taponamiento de cobrecomo capacidad central, a menudo integrada con nuestroPCB de cobre pesadoTecnología.
- Relleno epoxi termoconductivo:Los componentes de las vías bajo la potencia se llenan con una resina epoxi especial. Éste1)evita la absorción de la soldadura durante el montaje,2)proporciona un camino térmico directo hacia los planos interiores o el lado opuesto, y3)Añade soporte mecánico.
- Vias Tapadas de Cobre (VIPPO):Para lograr la máxima capacidad de transporte de corriente y conductividad térmica, las vías se bloquean completamente con cobre. Esto crea un pilar sólido de cobre a través de la placa, reduciendo la resistencia en más de un 50% y actuando como una excelente columna térmica. Este proceso es fundamental paraIPC Clase 3yIATF 16949Placas automotrices conformes donde la fiabilidad a largo plazo en ciclos térmicos no es negociable.
Datos de rendimiento:Para una vía de 0,3 mm en una placa de 1,6 mm que lleva 5A DC:
•Vía estándar:~4,2 mΩ resistencia, ~0,8°C/W resistencia térmica.
•Taponado de cobre a través de:~1,8 mΩ resistencia, ~0,3°C/W resistencia térmica.
Esto se traduce en~60% menos de pérdida de potenciay~60% mejor transferencia de calor, permitiendo una mayor densidad de potencia o una mayor fiabilidad.
2. La solución de IDH e integridad de señal: Microvias y vías ciegas/enterradas
Para diseños digitales de alta velocidad (placas base de servidor, placas FPGA) y dispositivos con espacio limitado (smartphones, wearables), los vías tradicionales a través son un gran obstáculo. Atraviesan todas las capas, creando largos "muñones" parásitos que actúan como antenas, reflejando señales y degradando la integridad a velocidades de varios gigabits.
La experiencia de Jerico en IDH:NuestraHDI PCBLa fabricación utiliza microvias perforadas con láser y laminación secuencial para construir interconexiones precisas.
- Microvias (⌀ ≤ 0,15 mm):Perforados con láser, estos conectan solo dos capas adyacentes (por ejemplo, L1-L2 o L2-L3). Eliminan por completo los muñones, reduciendo drásticamente la capacitancia y inductancia parasitarias.
- Vías ciegas y enterradas:Los vías ciegos conectan una capa exterior con una capa interior pero no atraviesan toda la placa. Las vías enterradas conectan solo las capas internas. Estas estructuras, construidas mediante laminación secuencial, liberan el 100% del área de enrutamiento en capas a las que no se conectan, permitiendo una mayor densidad de componentes.
Impacto en la integridad de la señal:Sustituir un vía pasante en un par diferencial de 10 capas y 100 ohmios por una combinación de microvia/vía ciega sin stub puede mejorar la pérdida de inserción en 0,5-1,0 dB a 10 GHz y reducir significativamente la resonancia no deseada, permitiendo una transmisión de datos más limpia para protocolos como PCIe 5.0 o 112G SerDes.
La ventaja de Jerico: desde la revisión de diseño hasta la fiabilidad certificada
Especificar el derecho mediante tecnología es inútil si tu fabricante no puede ejecutarlo con precisión y repetibilidad. Jerico sirve de puente entre la intención de diseño y la realidad fabricada.
Asociación DFM Factory-Direct
ComoFabricante directo de fábrica, nuestros ingenieros revisan tu diseño antes de poner herramientas. No solo comprobamos las reglas; Ofrecemos retroalimentación útil:
- "Tu vía de 0,2 mm en el avión de potencia de 2,4 mm tiene una relación de aspecto 12:1. Para un recubrimiento fiable de cobre según el IPC-6012, recomendamos aumentar el tamaño del orificio a 0,25 mm o usar un via-in-pad con relleno."
- "La matriz térmica de vías bajo el QFN puede optimizarse de una rejilla de 3×3 vías estándar a una rejilla de 2×2 vías bloqueadas con cobre para un rendimiento equivalente, ahorrando espacio."
Proceso certificado, fiabilidad garantizada
NuestraIATF 16949yIPC Clase 3Los compromisos se aplican directamente a través de la formación:
- Control del espesor del blindaje:Aseguramos que el cobre de la barrica cumpla o supere los requisitos IPC Clase 3 (normalmente ≥20μm), verificados mediante sección transversal.
- Compatibilidad de materiales:Para alta frecuencia oPlacas basadas en cerámica, utilizamos materiales y procesos de relleno compatibles que tienen en cuenta el desajuste del coeficiente de expansión térmica (CTE), evitando la grieta mediante el barril cracking.
- Sin MOQ, prototipado rápido:Pon a prueba tus estrategias avanzadas con nuestroOrden de una sola piezayGiro rápido las 24 horasservicios. Valida el rendimiento antes de comprometerte con el volumen.
Optimiza tu estrategia Via con un análisis DFM gratuito
No dejes que el diseño de vía sea una ocurrencia secundaria. Envía tus archivos de diseño para una revisión exhaustiva por parte del equipo de ingeniería de Jerico. Recibe un informe detallado sobre la capacidad de corriente, el rendimiento térmico y la manufacturabilidad de cada vía y PTH crítico en tu diseño.
Sube tu Gerber gratis mediante una comprobación DFMVia & PTH Design: Preguntas frecuentes de expertos
Una regla general simple es insuficiente para diseños de alta corriente. La capacidad actual depende de:
- Área de sección transversal del cañón de cobre:I_max ∝ (π * d * t), donde d es el diámetro del orificio terminado, t es el grosor del recubrimiento.
- Aumento de temperatura permitido:Un estándar común es un aumento de 10°C. La resistencia térmica de la vía a los planos y al ambiente es clave.
- Número de vías en paralelo:Para una corriente de 5A, usar 2-3 vías estándar en paralelo suele ser más seguro y fiable que una vía grande.
Ambas técnicas buscan eliminar el stub de vía no utilizado para asegurar la integridad de la señal, pero difieren fundamentalmente:
- Vías Ciegas/Enterradas (IDH):Construidos durante la laminación secuencial,Físicamente no crear un stub. Esta es la solución más limpia y de mayor rendimiento, pero añade coste y complejidad. Ideal para diseños de interconexión de muy alta densidad (IDH) y señales de mayor velocidad (>25 Gbps).
- Retroperforación:Una operación secundaria de perforación elimina el tronco conductor de un vía pasante estándar tras el chapado. Es unAlternativa rentable para placas más gruesas y con menos capasdonde el IDH no es necesario de otro modo. Sin embargo, deja un hueco de aire no conductor en el agujero, que puede atrapar contaminantes y no es aceptable para todos los estándares de fiabilidad (por ejemplo, algunas aplicaciones automotrices).
El cumplimiento de las normas IPC es la base para la fiabilidad. Las normas clave incluyen:
- IPC-6012: Especificaciones de cualificación y rendimiento para placas impresas rígidas.Define aceptabilidad para el grosor del chapado (por ejemplo, la Clase 3 requiere un mínimo de 20μm de agujero), huecos e integridad de la pared del agujero. Esta es la especificación general de calidad.
- IPC-A-600: Aceptabilidad de los tableros impresos.El equivalente visual de IPC-6012, con imágenes que definen condiciones aceptables vs. defectuosas para vías y PTHs (por ejemplo, nódulos de placa, grietas, rugosidad).
- IPC-4761: Guía de diseño para la protección de tableros impresos mediante estructuras.Cubre mediante métodos de acampado, relleno y tapado para proteger contra la contaminación y la absorción de soldaduras.
- IPC-7093: Diseño e implementación del proceso de ensamblaje para BGAs.Contiene información vital sobre el diseño de vías en pad, que es fundamental para componentes modernos y a menudo requiere microvias llenas.
