Se você baixar os AirPods ou o computador, verá delicadas placas de circuito impresso verdes ou PCBs. Você pode notar que há vários orifícios nas PCBs, mas você sabe o que são e para que servem esses orifícios? Entender esses orifícios da placa de circuito é fundamental para o projeto e a fabricação de PCBs. Neste blog, daremos uma olhada em profundidade em vários tipos de furos em PCB, oferecendo a você alguns insights valiosos sobre o uso real da PCB. Se você é um iniciante em PCB ou está pronto para fazer bricolagem em casa, esta passagem é ideal para você.
| Tipos de furos em PCB | Estrutura | Funções | Principais tipos | Método de perfuração |
| Furos passantes | Furos que passam totalmente pela placa de circuito impresso | Conexão elétrica, mecânica ligação de componentes | 1. Furos passantes chapeados (PTHs)
2. Furos passantes não chapeados (NPTH) |
Perfuração mecânica |
| Furos de passagem | Furos revestidos camada a camada | Interconexão elétrica | 1. Vias cegas
2. Vias enterradas 3. Vias passantes 4. Microvias 5. Vias empilhadas 6. Vias escalonadas |
Perfuração a laser/perfuração mecânica |
| Furos de montagem | Furos passantes não chapeados ou chapeados | Solda mecânica | 1. Furos de montagem revestidos
2. Furos de montagem não revestidos 3. Furos escareados 4. Furos escareados 5. Furos castelados |
Perfuração mecânica + fresagem |
| Furos especiais | Dependendo da estrutura detalhada do furo | Economize espaço, fortaleça o PCB, o painel de separação e muito mais | 1. Via-in-Pad
2. Furos de montagem com Vias 3. Furos para carimbo |
Perfuração a laser, perfuração mecânica e muito mais |
Furos passantes em PCBs
Um furo passante ou “thru-hole” em uma PCB é perfurado da camada superior para a camada inferior da PCB. A perfuração de orifícios passantes é uma tecnologia antiga de PCB que suporta principalmente montagens de chumbo, exigindo um orifício por pino. Eles quase correspondem a dois tipos diferentes: PTH e NPTH. A maneira mais fácil de identificar esses dois tipos de orifícios é verificar se há traços de revestimento na parede do orifício.
1. Furos passantes revestidos (PTHs)
Os furos passantes revestidos, também chamados de vias de furos passantes, são furos cuja parede interna é revestida com uma camada de metal condutor, normalmente cobre, para estabelecer conexões elétricas entre diferentes camadas da placa.
Os PTHs funcionam principalmente para interconexões elétricas e mecânicas. Quando funcionam como vias em PCBs multicamadas, os PTHs (normalmente 0,3-2,0 mm) permitem que os sinais e a energia trafeguem entre toda a placa (detalhes em “Vias através de orifícios”). Por outro lado, o revestimento através de um orifício também pode ser usado como um orifício de componente para soldar condutores de componentes, como resistores e capacitores. O tamanho do orifício (1,0-3,0 mm) deve ser maior do que o pino dos componentes para que os componentes possam ser inseridos no orifício.
2. Furos passantes não revestidos (NPTH)
Os furos passantes não revestidos são aqueles que permanecem sem revestimento com uma camada de revestimento, o que os torna puramente mecânicos em sua função. Sempre podemos vê-los em uma placa de circuito de camada única, que, na verdade, não contém cobre adicional e, portanto, não há necessidade de revestimento.
Sem conexão elétrica, os NPTHs são geralmente usados como furos de ferramentas para parafusos ou furos de posicionamento para alinhamento preciso da placa de circuito impresso, ou furos de ventilação para dissipação de calor. Seus tamanhos (1,5-10 mm) são maiores que os PTHs porque não possuem revestimento de cobre.
PCB via furos
Vias em PCB são pequenos orifícios perfurados que passam por 2 ou mais camadas adjacentes. Eles estabelecem uma conexão elétrica entre as camadas de uma PCB multicamadas. Dependendo de sua funcionalidade, as vias podem ser classificadas em 6 tipos:
1. Vias cegas
As vias cegas se estendem da parte superior ou inferior da placa até uma ou mais camadas internas, mas não passam por toda a placa. Portanto, elas conectam pelo menos duas camadas e precisam parar em uma profundidade específica, o que as torna úteis para projetos de alta densidade com espaço limitado, como montagem de BGA e PCBs HDI.
O tamanho geral da via cega da PCB é de 0,15-0,3 mm. Isso também causa a necessidade de perfuração a laser ou perfuração mecânica de profundidade controlada.
2. Vias enterradas
As vias enterradas estão localizadas inteiramente dentro da PCB, conectando duas ou mais camadas internas sem atingir as superfícies externas. Elas são projetadas para transferir sinais da camada interna, o que reduz a chance de interferência de sinal e otimiza o espaço de roteamento.
Invisíveis na camada externa, as vias enterradas precisam ser perfuradas (0,2-0,3 mm) e revestidas antes da laminação de camadas adicionais, aumentando o custo e tornando-as adequadas para PCBs de alta velocidade e HDI.
3. Vias com furo passante
As vias de furo passante, ou PTH, os tipos mais comuns de vias, abrangem todas as camadas da PCB, de cima para baixo. Quando os furos passantes se comportam como vias, eles funcionam para conexões elétricas.
As vias de furos passantes são confiáveis e econômicas, mas ocupam mais espaço em comparação com outros tipos de vias. Elas são usadas com frequência em projetos de PCB padrão em que a contagem de camadas não é extremamente alta.
4. Microvias
As microvias são vias avançadas e pequenas usadas para placas de circuito impresso mais avançadas e complexas com uma superfície menor, como PCBs de interconexão de alta densidade. Diferentemente das vias de passagem tradicionais, as microvias são furos feitos a laser menores que 0,15 mm, que passam apenas por uma camada de PCB com uma relação de aspecto máxima entre a profundidade da broca e o diâmetro da broca AR = h/a (perfeita para 1:1 e padrão para 0,75:1).
Se houver orçamento suficiente para usar filmes em PCBs para interconectar arbitrariamente as camadas de PCB, você não precisará fazer um layout meticuloso das PCBs. Além disso, devido ao seu tamanho menor e aos caminhos de sinal mais curtos, as microvias reduzem a capacitância parasita e melhoram a integridade do sinal, aumentando a área roteável na placa e tornando-a ideal para projetos de PCB de alta velocidade.
5. Vias empilhadas
As vias empilhadas são, na verdade, um tipo de microvias. Há uma ou mais microvias empilhadas umas sobre as outras, formando um caminho condutor contínuo através de várias camadas de PCB. Cada microvia precisa ser perfurada a laser individualmente e preenchida com material condutor, de modo a garantir a confiabilidade, a uniformidade de plantio e a integridade do sinal.
As principais vantagens das vias empilhadas são sua compactação, o que as torna fundamentais para dispositivos com PCBs supercompactas, como smartphones.
6. Vias escalonadas
As vias escalonadas são outro tipo importante de microvias. As vias escalonadas conectam diferentes camadas, mas são deslocadas de uma camada para a outra, impedindo um caminho vertical reto. Como a segunda via não entra em contato direto com o primeiro furo, as vias perfuradas a laser não precisam de preenchimento de cobre. Caso contrário, é provável que ocorram rachaduras por estresse térmico.
As vias escalonadas podem ser a melhor opção quando se deseja conectar mais de duas camadas por meio de microvias, pois não requerem preenchimento de cobre e têm menor complexidade.
Dicas: Diferentes vias podem ser perfuradas em uma PCB ao mesmo tempo, como vias cegas + empilhadas, vias enterradas + vias escalonadas e muito mais.
| Tipo de via | Estrutura | Tamanho do furo | Método de perfuração | Preenchimento necessário |
| Via cega | Conecta a camada externa à camada interna | 0,15-0,3 mm | Perfuração a laser | Às vezes (se empilhado) |
| Via enterrada | Conecta apenas as camadas internas | 0,2-0,3 mm | Perfuração a laser | Algumas vezes |
| Via com furo passante | Conecta todas as camadas | 0,3 mm | Perfuração mecânica | Não |
| Microvia | Conecta 1-2 camadas adjacentes | 0,15 mm | Perfuração a laser | Algumas vezes |
| Via empilhada | Várias microvias empilhadas verticalmente | 0,15 mm | Perfuração a laser | Sim (deve ser preenchido) |
| Via escalonada | Várias microvias deslocadas, não empilhadas | 0,15 mm | Perfuração a laser | Não |
Furos para montagem de PCB
Os orifícios de montagem de PCB são orifícios perfurados inteiramente em uma PCB, o que permite que a placa seja montada em um chassi, gabinete ou outra superfície usando parafusos ou outros fixadores mecânicos. Geralmente, eles são posicionados nos quatro cantos da placa e são perfurados com um diâmetro maior (2,0 mm- 5,0 mm) do que outros furos. Dependendo do fato de os orifícios de montagem terem ou não uma camada condutora, eles também podem ser divididos em orifícios de montagem revestidos e não revestidos.
1. Furos de montagem revestidos
Os furos de montagem revestidos são usados principalmente para fixação mecânica e aterramento com conexões elétricas entre camadas. Eles servem mecanicamente como pontos de ancoragem seguros para parafusos, cavilhas ou outras ferragens para que os componentes sejam fixados com firmeza na placa. Além disso, eles são equipados com almofadas de cobre mais resistentes para estabilidade mecânica, e o revestimento condutor também os conecta a um plano de aterramento para proteção contra EMI/ESD.
2. Furos de montagem não revestidos
Os orifícios de montagem não revestidos ou orifícios de ferramentas funcionam apenas para fixação mecânica e não exigem revestimento para conectividade. Um ponto importante é que os furos de montagem não revestidos são projetados para serem isolados de outros componentes e traços e precisam de uma zona separada para garantir que não interfiram nos circuitos de outras peças.
3. Furos escareados
Os furos escareados apresentam um cone cônico ou uma depressão cônica, normalmente em um ângulo de 90° ou 82°, o que permite que os parafusos de cabeça chata fiquem nivelados com a superfície da placa de circuito impresso, criando um acabamento suave e aerodinâmico.
Eliminando as saliências, esses furos escareados evitam a interferência com outros componentes ou peças mecânicas e permitem o assentamento seguro do parafuso. Os furos escareados não são revestidos por padrão, mas o revestimento seletivo pode ser usado se houver necessidade de contato elétrico.
4. Furos escareados
Os furos escareados são furos cilíndricos com fundo plano e diâmetro uniforme (geralmente de 5 a 10 mm) para acomodar as cabeças dos parafusos. Eles são projetados para rebaixar totalmente os parafusos de cabeça sextavada ou cabeça panela dentro da PCB, criando uma superfície plana;
Esses furos oferecem suporte mecânico mais forte do que os furos escareados, o que os torna ideais para ambientes de alta vibração.
5. Furos castelados
Os furos castelados ou Castellations são reentrâncias criadas por meio de cortes de borda semicirculares e semi-circulares (0,8-1,6 mm de diâmetro), que facilitam a soldagem direta de PCB a PCB. Sua estrutura revestida de cobre atua como almofadas SMD, eliminando conectores.
Os orifícios castelados são excelentes em termos de economia de espaço, montagem mais simples e integridade de sinal aprimorada para módulos de alta frequência, como o ESP32. Eles são ideais para projetos modulares (Raspberry Pi HATs) ou placas empilhadas em que a altura mínima é fundamental;
Furos especiais para PCBs
Apesar dos tipos comuns de furos em PCB, há muitos outros furos especiais em PCBs. A seguir, escolhemos três importantes para você.
1. Via em Pad
A via em pad está localizada dentro de um pad de componente eletrônico, perfurado para economizar espaço e melhorar o roteamento de sinal e energia. Elas são muito pequenas (<0,2 mm) e revestidas com material condutor. Essas vias também precisam ser preenchidas com epóxi/resina para evitar que a solda se dissolva.
Como tecnologia de projeto, as vias em pads aumentam a densidade da PCB, o que é fundamental para projetos de alta densidade, como BGA, QFN ou ICs de passo pequeno.
2. Furos de montagem com vias
Os furos de montagem com vias são aqueles em que alguns furos menores ou vias estão ao lado dos furos de montagem. As vias evitam rachaduras nas almofadas e melhoram a rigidez sob estresse mecânico. Elas também podem funcionar como vias térmicas para dissipação de calor, pois ajudam a transferir calor criando um caminho entre a PCB e o plano.
Além disso, como já mencionamos, as vias são usadas principalmente para conexões elétricas, portanto, essas vias também criam conexões de aterramento para otimizar os caminhos de aterramento e reduzir a interferência eletromagnética e o ruído.
3. Furos para carimbo
Os furos para carimbo, também chamados de furos de separação ou furos de mouse, são furos com espaçamento estreito ao longo da borda da PCB em um painel. Eles são usados para a separação da PCB, permitindo que as PCBs sejam removidas de forma limpa de um painel de fabricação após a montagem.
Sua principal vantagem está na eficiência de custos – eles substituem a marcação em V para PCBs finas e deixam resíduos mínimos. No entanto, eles não são adequados para placas grossas (>2 mm) devido aos pontos de encaixe mais fracos.
Conclusão
Os furos em PCB são essenciais para as conexões elétricas, a estabilidade mecânica e o gerenciamento térmico na eletrônica moderna. De orifícios de passagem de PCB a orifícios de passagem, orifícios de montagem de PCB a alguns orifícios especiais, cada tipo de furo em PCB tem sua finalidade exclusiva no projeto de PCB.
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