O que é uma Via?
Uma via (Vertical Interconnect Access) é um furo revestido em um PCB que cria conexões elétricas entre diferentes camadas de cobre. As vias são essenciais para rotear sinais e energia através de placas multicamadas, mas introduzem efeitos parasitas que podem degradar aintegridade do sinalem altas frequências.
Percepção Chave
Em frequências acima de 1 GHz, uma via não é mais apenas uma conexão simples — ela se torna uma descontinuidade delinha de transmissãocom sua própria impedância, indutância e capacitância. Compreender esses efeitos parasitas é crucial para o design moderno de alta velocidade, incluindo USB 3.x,PCIe eEthernet 10G+.
Uma via típica consiste em vários componentes:
- Barril: O cilindro chapeado através da placa
- Pad: A área de cobre ao redor do furo em cada camada
- Anel anular: O anel de cobre entre o furo e a borda do pad
- Anti-pad: O orifício de liberação nas camadas planas
Tipos de Vias Explicados
Escolher o tipo de via correto é crucial para equilibrar custo, fabricabilidade e desempenho. Aqui está uma comparação detalhada de cada tipo e quando usá-los:
Via passante (PTH)
Conecta todas as camadas de cima a baixo. Tipo mais comum e econômico.
Vantagens
- Custo mais baixo
- Fabricação simples
- Alta confiabilidade
Desvantagens
- Cria stub em camadas de sinal
- Usa espaço de roteamento em todas as camadas
- Não adequado para alta densidade
Melhor para
Roteamento geral, distribuição de energia, sinais de baixa velocidade
Via cega
Conecta a camada externa a uma ou mais camadas internas, mas não atravessa toda a placa.
Vantagens
- Sem stub no lado oposto
- Melhor para alta velocidade
- Economiza espaço de roteamento
Desvantagens
- Custo maior
- Fabricação mais complexa
- Requer laminação sequencial
Melhor para
Sinais de alta velocidade, placas HDI, projetos com espaço limitado
Via enterrada
Conecta apenas camadas internas, invisível de ambas as superfícies.
Vantagens
- Densidade máxima de roteamento
- Sem impacto na superfície
- Excelente para HDI
Desvantagens
- Custo mais alto
- Fabricação complexa
- Reparabilidade limitada
Melhor para
Projetos HDI, dispositivos móveis, placas multicamadas
Microvia
Pequena via perfurada a laser (≤150µm) conectando camadas adjacentes.
Vantagens
- Efeitos parasitas mínimos
- Densidade mais alta
- Melhor para alta velocidade
Desvantagens
- Relação de aspecto limitada
- Requer perfuração a laser
- Custo por via mais alto
Melhor para
Fanout BGA, PCB para smartphones, empacotamento avançado
Perguntas Frequentes
O que é stub de via e por que importa?
Um stub de via é a porção não utilizada de uma via passante que se estende além da camada de sinal. Em altas frequências (>3 GHz), este stub age como uma antena, causando ressonância e reflexão de sinal. O stub cria uma ressonância de quarto de onda em f = c/(4×L×√εr), onde L é o comprimento do stub. Para um stub de 40 mil em FR-4, a ressonância ocorre em torno de 9 GHz, degradando significativamente sinais como PCIe Gen4 ou USB 3.2.
Quando devo usar a perfuração traseira?
Use a perfuração traseira quando: (1) As frequências de sinal excederem 5 GHz, (2) Os stubs de via forem mais longos que 10 mils, (3) O orçamento de perda de inserção for apertado, (4) Você estiver projetando PCIe Gen4+, Ethernet 25G ou interfaces de alta velocidade semelhantes. A perfuração traseira normalmente remove o stub até 8-10 mils da camada de sinal. O aumento de custo é de 10-20%, mas melhora drasticamente a integridade do sinal.
Como calculo a indutância de uma via?
A indutância de via pode ser aproximada como: L ≈ 5.08h × (ln(4h/d) + 1) nH, onde h é a altura da via em polegadas e d é o diâmetro da via. Uma via típica de 10 mil através de uma placa de 62 mil tem ~1 nH de indutância. Reduza a indutância: usando vias de maior diâmetro, adicionando vias de terra próximas, usando múltiplas vias paralelas para alimentação, ou usando microvias para caminhos mais curtos.
O que é via-in-pad e quando devo usá-lo?
A via-in-pad coloca a via diretamente no pad do componente em vez de rotear para uma via separada. Use para: BGAs de pitch fino (<0.8mm), gerenciamento térmico (dispositivos de potência), capacitores de bypass de alta frequência e projetos com restrições de espaço. A via deve ser preenchida e aplanada (processo VIPPO) para permitir soldagem adequada. Isso adiciona ~$0.02-0.05 por via, mas permite projetos mais densos.
Quantas vias de terra preciso em torno de uma via de sinal?
Para um caminho de retorno de sinal ideal: use pelo menos 2 vias de terra por via de sinal para sinais single-ended, 4-6 vias de terra para pares diferenciais. Coloque as vias de terra dentro de 20 mils das vias de sinal para frequências acima de 5 GHz. Isso mantém a impedância através da transição de via e minimiza a indutância. Para frequências muito altas (>25 GHz), considere gaiolas de vias ou estruturas de vias coaxiais.