Latem 2011 Vilchis udał się na wypożyczenie do trzecioligowej ekipy Potros UAEM z siedzibą w Toluce, gdzie bez większych sukcesów spędził pół roku, po czym, również na zasadzie wypożyczenia, zasilił innego trzecioligowca – Club Tecamachalco. Tam z kolei dotarł do finału rozgrywek Segunda División, zaś bezpośrednio po tym został zawodnikiem kolejnej drugoligowej filii Morelii – drużyny Neza FC z miasta Nezahualcóyotl. W jej barwach jako kluczowy zawodnik triumfował w rozgrywkach Ascenso MX w wiosennym sezonie Clausura 2013, co nie zaowocowało jednak awansem do pierwszej ligi wobec porażki w decydującym dwumeczu barażowym. Zaraz potem został piłkarzem drugoligowego klubu Delfines del Carmen z miasta Ciudad del Carmen, któremu Neza sprzedała swoją licencję. Występował tam, głównie jako rezerwowy, przez rok bez poważniejszych osiągnięć.
W styczniu 2014 Vilchis powrócił do najwyższej klasy rozgrywkowej, podpisując umowę z Querétaro FC. Tam 10 stycznia 2014 w wygranej 1:0 konfrontacji z Pumas UNAM strzelił swojego premierowego gola w pierwszej lidze, jednak nie potrafił przebić się do wyjściowej jedenastki klubu i już po sześciu miesiącach odszedł do drużyny Club Atlas z siedzibą w Guadalajarze.