حفاری با عمق کنترل شده در تولید PCB: حفاری پشتی در PCB چیست؟

حفاری پشتی در تابلوهای سیم‌کشی چاپی چندلایه، روشی است که در آن قطعه خرد برای تولید vias برداشته می‌شود و به سیگنال‌ها اجازه می‌دهد از یک لایه تخته به لایه بعدی منتقل شوند. (خردها باعث ایجاد انعکاس، پراکندگی، تأخیر و سایر مسائل در حین انتقال سیگنال می شوند که باعث اعوجاج سیگنال می شود.) حفاری در عمق کنترل شده به مهارت پیچیده ای نیاز دارد. ساخت بردهای مدار چند لایه، مانند بردهای 12 لایه، نیاز دارد. اتصال لایه اول به لایه نهم به طور معمول، ما فقط یک بار قبل از آبکاری دریچه ها، سوراخ ها را سوراخ می کنیم. طبقه اول و طبقه دوازدهم بلافاصله به هم متصل می شوند. در واقع طبقه اول فقط باید به طبقه نهم متصل شود. از آنجایی که هیچ سیمی بین سطوح 10 و 12 وجود ندارد، آنها شبیه به ستون هستند. این ستون روی مسیر سیگنال تأثیر می گذارد و ممکن است یکپارچگی سیگنال ارتباطی را به خطر بیندازد. بنابراین، یک سوراخ ثانویه از طرف مقابل ستون اضافی (که در صنعت به آن STUB گفته می شود) سوراخ شد.

در نتیجه، به عنوان حفاری پشتی شناخته می شود، اما معمولا تمیزتر از حفاری است زیرا مرحله بعدی مقداری مس را الکترولیز می کند و نوک مته نیز تیز است. بنابراین ما یک نکته بسیار کوچک را ترک می کنیم. طول این STUB باقی مانده به عنوان مقدار B شناخته می شود و معمولاً از 50 تا 150 UM متغیر است.

تکنولوژی PCB حفاری پشتی

با توجه به نیاز به کاهش تلفات سیگنال برای کاربردهای فرکانس بالا، یک سوراخ از طریق اتصال لایه‌ها برای عبور سیگنال هنگام حرکت از یکی به دیگری مورد نیاز است. برای این کاربرد توصیه می شود مس اضافی را از این سوراخ خارج کنید زیرا به عنوان یک آنتن عمل می کند و اگر سیگنال از لایه یک به لایه دوم در یک برد 20 لایه مثلاً جریان داشته باشد، روی انتقال تأثیر می گذارد.

به منظور به دست آوردن ثبات سیگنال بیشتر، مس "اضافی" را در سوراخ با استفاده از حفاری پشتی (عمق کنترل شده در محور z) سوراخ می کنیم. نتیجه ایده آل این است که قطعه خرد (یا مس "زیاد") تا حد امکان کوتاه باشد. به طور معمول، اندازه مته پشتی باید 0.2 میلی متر بزرگتر از اندازه مربوطه باشد.

اینفرآیند backdrill خرد را حذف می کنداز سوراخ های روکش شده (ویاس). خرده ها غیر ضروری هستند /بخش های استفاده نشده از vias، که بیشتر از آخرین لایه داخلی متصل می شوند.
خرد می تواند منجر شودبازتاب ها، و همچنیناختلالات ظرفیت، القایی و امپدانس. این خطاهای ناپیوستگی با افزایش سرعت انتشار حیاتی می شوند.
هواپیماهای پشتیو به ویژه تخته های مدار چاپی ضخیم می توانند دوام بیاورنداختلالات قابل توجه یکپارچگی سیگنالاز طریق خرد برای PCB های فرکانس بالا(به عنوان مثال با کنترل امپدانس)، استفاده از حفاری پس زمینه، و همچنین استفاده ازراه های کور و مدفون، می تواند بخشی از راه حل باشد.
Backdrill را می توان به کار بردهر نوع برد مدارجایی که خرده‌ها با حداقل ملاحظات طراحی و چیدمان باعث تخریب یکپارچگی سیگنال می‌شوند. در مقابل، هنگام استفاده از vias کور، نسبت تصویر باید در نظر گرفته شود.

ویژگی های حفاری پشت PCB

مزایای حفاری پشتی

● کاهش تداخل نویز و لرزش قطعی.

● بهبود یکپارچگی سیگنال.

● کاهش ضخامت موضعی.

● کاهش استفاده از راه های مدفون و کور و کاهش دشواری تولید PCB.

● نرخ خطای بیت پایین (BER)؛

● تضعیف سیگنال کمتر با تطبیق امپدانس بهبود یافته.

● تاثیر حداقلی در طراحی و چیدمان.

● افزایش پهنای باند کانال.

● افزایش نرخ داده.

● کاهش انتشار EMI/EMC از انتهای خرد.

● کاهش تحریک حالت های تشدید.

● از طریق تداخل به از طریق کاهش می یابد.

● هزینه کمتر نسبت به لمینیت های متوالی.

معایب حفاری پشتی

سیگنال‌های بالا اغلب دارای مشکلاتی هستند که ممکن است به دلیل استفاده ناکافی از طریق خرد باشد. بیایید نگاهی دقیق تر به چند مورد از مشکلات خرده بگیریم.

جیتر قطعی: 
هر دو ساعت زمان‌بندی می‌شوند و میزان خطای زمانی به عنوان جیتر نامیده می‌شود. لرزش بازدارنده چیزی است که به عنوان یک اصلاح زمانی منظم (یعنی محدود) شناخته می شود.

تضعیف سیگنال:
هنگامی که یک صدا ضعیف می شود، شدت آن کاهش می یابد و نبض ضعیف می شود.

تابش از EMI:

از طریق یک خرد می توان به عنوان یک آنتن، تابش EMI استفاده کرد.

خصوصیات عمومی 

● عمدتا تخته های سفت و سخت در پشت هستند.

● به طور معمول در 8 لایه یا بالاتر استفاده می شود.

● ضخامت تخته بیش از 2.5 میلی متر است.

● حداقل اندازه نگهداری 0.3 میلی متر است.

● Backdrill 0.2mm بزرگتر از vias است.

● تحمل عمق دریل پشتی +/-0.05 میلی متر.

چه نوع PCB نیاز به حفاری پشتی دارد؟

به طور معمول، سوراخ های برد PCB از طریق برد (از بالا به پایین) سوراخ می شود. اگر ردی که سوراخ های Via را به هم متصل می کند به لایه بالایی (یا لایه پایینی) نزدیک باشد، منجر به انشعاب خرد در سوراخ ورودی پیوند اتصال PCB می شود که بر کیفیت سیگنال تأثیر می گذارد و باعث انعکاس می شود. سیگنال هایی که با سرعت بیشتری حرکت می کنند بیشتر تحت تأثیر این اثر قرار می گیرند.

برای به دست آوردن کیفیت بالای انتقال سیگنال، به طور کلی درک می شود که مسیر مدار روی برد PCB با سیگنال های آن با سرعتی در حدود 1 گیگابیت بر ثانیه باید در نظر گرفته شود تا طراحی پشتی مته را نیز شامل شود. البته طراحی خطوط اتصال پرسرعت نیاز به مهندسی سیستم دارد و آنقدرها هم که به نظر می رسد ساده نیست. اگر پیوندهای اتصال سیستم خیلی طولانی نباشند یا قابلیت درایو تراشه به اندازه کافی قوی باشد، ممکن است کیفیت سیگنال بدون هیچ گونه حفاری برگشتی بی عیب باشد. بنابراین، شبیه‌سازی پیوند اتصال سیستم دقیق‌ترین روش برای تعیین اینکه آیا مته پشتی مورد نیاز است یا خیر.

ممکن است بدانید که علاوه بر استفاده از فناوری حفاری پشتی، می توان از روش های مختلف ساختمانی نیز برای کاهش یا بهینه سازی طول خرده استفاده کرد. اینها شامل آرایش‌های مختلف پشته‌آپ می‌شوند، که در آن آثار مسیر مدار به لایه‌های نزدیک‌تر به انتهای سوراخ‌های خرد، سوراخ‌های حفر شده با لیزر (میکروویا)، یا راه‌های کور و مدفون منتقل می‌شوند. علاوه بر این، از آنجایی که روش‌های دیگری برای کاهش انعکاس سیگنال در بردهای فرکانس بالا (بالاتر از 3 گیگاهرتز) استفاده می‌شود، نیازی به حفاری پشتی نیست.

با این حال، این رویکردها همیشه از نظر یک مرکز تولیدی و از نظر هزینه برای کاهش اتلاف سیگنال در بسیاری از PCBهای با چگالی بالا یا هواپیماهای پشتی/میانسطی عملی نیستند. بنابراین، تنها انتخاب عملی این است که پشتی را سوراخ کنید. هنگامی که سوراخ های کور گزینه ای نیستند، حفاری پشت برای بردهای فرکانس بالا (بیش از 1 گیگاهرتز در داخل 3 گیگاهرتز) ضروری می شود.

و از آنجایی که PCB دارای لایه های بسیار زیادی است، برخی از سوراخ ها را نمی توان به عنوان سوراخ های کور طراحی کرد (به عنوان مثال، در یک PCB 16 لایه، برخی از سوراخ ها باید به لایه های 1 تا 10 متصل شوند و دیگری از طریق سوراخ باید به لایه های 7 تا 16 متصل شوند. این طرح برای سوراخ های کور مناسب نیست اما برای حفاری پشتی مناسب است).

چگونه می توان دریل پشت PCB را انجام داد؟

فرآیند حفاری پشت

1. برای تعیین محل اولین سوراخ حفاری، از سوراخ تعیین موقعیت بر روی PCB ارائه شده استفاده کنید.

2. قبل از آبکاری، از غشای خشک برای مهر و موم کردن سوراخ موقعیت استفاده کنید.

3. سوراخ را با مس پودر کنید تا یک مدار راهنما ایجاد شود.

4. یک گرافیک بیرونی روی PCB ایجاد کنید.

5. پس از ایجاد الگوی لایه بیرونی، برد گرافیکی بر روی PCB اجرا می شود. قبل از این فرآیند، بسیار مهم است که سوراخ قرار دادن را با یک غشای خشک قبل از شروع این فرآیند ببندید.

6. از سوراخ های قرارگیری اولین حفاری برای تراز کردن سوراخ پشتی استفاده کنید، سپس از مته برای سوراخ کردن سوراخ های آبکاری شده استفاده کنید.

7. پس از حفاری نهایی، تخته باید تمیز شود تا از مته های باقی مانده بالقوه خلاص شود.

8. پس از تأیید اعتبار برد و بهبود یکپارچگی سیگنال، دقت کنید که آیا عملیات حفاری به درستی انجام می شود یا خیر.

دریل های پشت را تست کنید 

پس از پایان مسیریابی، باید مطمئن شویم که مته های پشتی به درستی تنظیم شده اند. برای تأیید اعتبار، همه لایه ها را روشن کنید. خواهید دید که لبه vias دارای دو رنگ است. اولین یا لایه شروع با رنگ قرمز نشان داده شده است، در حالی که لایه نهایی با رنگ آبی نشان داده شده است. تشخيص وياس هاي پشت دريل شده از ساير وياس ها ساده است. فقط ویزهای سوراخ شده پشتی با دو رنگ قابل مشاهده است.

پس از انتخاب مکان از منوی اصلی، روی Drill Table کلیک کنید تا ببینید چه تعداد Vias، PTH و سایر ترول ها انجام شده است.

مشکلات فنی فرآیند حفاری پشتی

1.کنترل عمق حفاری پشت
برای پردازش دقیق مسیرهای کور، کنترل عمق حفاری پشتی بسیار مهم است. تحمل عمق حفاری پشت تا حد زیادی تحت تأثیر دقت تجهیزات حفاری پشتی و تحمل ضخامت متوسط ​​است. با این حال، دقت سوراخکاری پشت می تواند تحت تأثیر متغیرهای بیرونی مانند مقاومت مته، زاویه نوک مته، اثر تماس بین صفحه پوشش و دستگاه اندازه گیری و تاب برداشتن تخته قرار گیرد. برای به دست آوردن بهترین نتایج و مدیریت دقت حفاری پشتی، انتخاب مواد و تکنیک های مناسب حفاری در طول تولید بسیار مهم است. طراحان می توانند با مدیریت دقیق عمق حفاری پشت، انتقال سیگنال با کیفیت بالا را تضمین کنند و از مشکلات یکپارچگی سیگنال جلوگیری کنند.

2.کنترل دقت حفاری پشت
کنترل دقیق حفاری پشت برای کنترل کیفیت PCB در فرآیندهای بعدی بسیار مهم است. حفاری پشتی مستلزم حفاری ثانویه بر اساس قطر سوراخ مته اولیه است و دقت حفاری ثانویه بسیار مهم است. دقت انطباق حفاری ثانویه می تواند تحت تأثیر تعدادی از متغیرها باشد، مانند انبساط و انقباض تخته، دقت ماشین و تکنیک های حفاری. برای به حداقل رساندن خطاها و حفظ انتقال و یکپارچگی سیگنال ایده آل، اطمینان از اینکه روش حفاری پشتی دقیقاً کنترل شده است، ضروری است.

مهم‌ترین و چالش‌برانگیزترین مرحله حفاری است زیرا حتی یک خطای جزئی ممکن است منجر به آسیب قابل توجهی شود. قبل از ثبت سفارش، باید مهارت‌های سازنده PCB را در نظر بگیرید. Richfulljoy تخته‌های حفاری شده را با قیمت مقرون به صرفه ارائه می‌دهد و در مونتاژ نمونه اولیه PCB تخصص دارد. مزایای ما شامل زمان تحویل سریع و قابلیت اطمینان بالا است. Richfulljoy، تولید کننده مشهور PCB در چین، تمام دانش و توانایی های لازم برای کمک به شما را دارد. اگر پیشنهادی برای مونتاژ PCB یا نمونه اولیه دارید، لطفاً با ما تماس بگیرید: mkt-2@rich-pcb.com