Perfuração de profundidade controlada na fabricação de placas de circuito impresso: Perfuração posterior, o que é perfuração posterior em placas de circuito impresso?

A retroperfuração em placas de fiação impressa multicamadas é o procedimento de remoção do stub para produzir vias, permitindo que os sinais se movam de uma camada da placa para a próxima. (Os stubs criarão reflexão, dispersão, atraso e outros problemas durante a transmissão do sinal, o que fará com que o sinal seja distorcido.) Perfurar em uma profundidade controlada requer habilidade complexa. Fazer placas de circuito multicamadas, como placas de 12 camadas, requer conectando a primeira camada à nona camada. Normalmente, perfuramos furos apenas uma vez antes de revestir as vias. O primeiro andar e o 12º andar estão, portanto, imediatamente ligados. Na verdade, o primeiro andar só precisa ser conectado ao nono andar. Como não há fios ligando o 10º ao 12º nível, eles se assemelham a pilares. Esta coluna tem impacto no caminho do sinal e pode comprometer a integridade do sinal de comunicação. Portanto, um furo secundário foi perfurado no lado oposto da coluna extra (referido como STUB na indústria).

Como resultado, é conhecida como perfuração traseira, mas normalmente é menos limpa do que a perfuração porque a próxima etapa eletrolisará um pouco de cobre e a ponta da broca também será afiada. Deixaremos portanto um pequeno ponto; o comprimento deste STUB restante é conhecido como valor B e normalmente varia de 50 a 150 UM.

Tecnologia de PCB de retroperfuração

Devido à necessidade de reduzir a perda de sinal para aplicações de alta frequência, é necessário um orifício de passagem conectando as camadas para que o sinal flua à medida que se move de uma para outra. Recomenda-se retirar o excesso de cobre deste furo para esta aplicação porque ele funciona como uma antena e afeta a transmissão se o sinal fluir da camada um para a camada dois em uma placa de 20 camadas, por exemplo.

Para obter maior estabilidade do sinal, perfuramos o “excesso” de cobre no furo por meio de retroperfuração (profundidade controlada no eixo z). O resultado ideal é que o stub (ou “excesso” de cobre) seja o mais curto possível. Normalmente, o tamanho da broca posterior deve ser 0,2 mm maior que a via correspondente.

Oprocesso de backdrill remove stubsde furos passantes revestidos (vias). Stubs são desnecessários /porções não utilizadas de vias, que se estendem além da última camada interna conectada.
Os stubs podem levar areflexões, assim comodistúrbios de capacidade, indutividade e impedância. Esses erros de descontinuidade tornam-se críticos com o aumento da velocidade de propagação.
Planos traseirose placas de circuito impresso grossas em particular, podem suportardistúrbios significativos de integridade do sinalatravés de tocos. Para PCBs de alta frequência(por exemplo, com controle de impedância), a aplicação de backdrilling, bem como a aplicação devias cegas e enterradas, pode ser parte da solução.
Backdrill pode ser aplicado aqualquer tipo de placa de circuitoonde stubs causam degradação da integridade do sinal, com considerações mínimas de design e layout. Por outro lado, ao usar vias cegas, a proporção deve ser mantida em mente.

Recursos de perfuração traseira de PCB

Vantagens da perfuração traseira

● Reduza a interferência de ruído e o jitter determinístico;

● Melhorar a integridade do sinal;

● Redução de espessura local;

● Reduzir o uso de vias enterradas e cegas e reduzir a dificuldade de produção de PCB;

● Menor taxa de erro de bits (BER);

● Menos atenuação de sinal com melhor correspondência de impedância;

● Impacto mínimo no design e layout;

● Aumento da largura de banda do canal;

● Aumento das taxas de dados;

● diminuição das emissões EMI/EMC da extremidade do stub;

● Excitação reduzida dos modos de ressonância;

● Crosstalk via-via reduzido;

● Custos mais baixos que laminações sequenciais.

Desvantagem da perfuração traseira

Sinais altos freqüentemente apresentam problemas que podem estar associados à subutilização por meio de stubs. Vamos dar uma olhada em alguns dos problemas com os stubs.

Jitter Determinístico: 
Ambos os relógios estão cronometrando e a quantidade de erro de tempo é chamada de jitter. Um jitter dissuasor é conhecido como modificação temporal regular (ou seja, limitada).

Atenuação do sinal:
Quando um som é atenuado, sua intensidade diminui e o pulso fica mais fraco.

Radiação da EMI:

Um stub via pode ser usado como antena, irradiando EMI.

Características gerais 

● A maioria são pranchas rígidas na parte traseira;

● Normalmente utilizado em 8 camadas ou acima;

● A espessura da placa é superior a 2,5mm;

● O tamanho mínimo de fixação é de 0,3 mm;

● Backdrill é 0,2mm maior que as vias;

● Tolerância de profundidade de backdrill+/-0,05MM.

Que tipo de PCB precisa de perfuração posterior?

Normalmente, os furos da placa PCB são perfurados na placa (de cima para baixo). Se o traço que conecta os orifícios de passagem estiver próximo à camada superior (ou camada inferior), isso resultará na bifurcação do stub no orifício de passagem do link de interconexão da PCB, o que afetará a qualidade do sinal e causará reflexões. Os sinais que viajam em um ritmo mais rápido são mais afetados por este efeito.

Para adquirir uma transmissão de sinal de alta qualidade, é geralmente entendido que a trilha do circuito na placa PCB com seus sinais a uma taxa de cerca de 1 Gbps precisa ser considerada para incluir o projeto de backdrill. É claro que projetar linhas de conectividade de alta velocidade requer engenharia de sistemas e não é tão simples quanto pode parecer. Se os links de interconexão do sistema não forem muito longos ou a capacidade de acionamento do chip for forte o suficiente, a qualidade do sinal poderá ser perfeita sem qualquer retroperfuração. Portanto, a simulação do link de interconexão do sistema é o método mais preciso para determinar se o backdrill é necessário ou não.

Você deve estar ciente de que, além de usar a tecnologia de perfuração posterior, vários métodos de construção também podem ser empregados para reduzir ou otimizar o comprimento do toco. Isso inclui diferentes arranjos de empilhamento, onde os traços da trilha do circuito são deslocados para camadas mais próximas do final do stub de via, orifícios de vias perfuradas a laser (microvias) ou vias cegas e enterradas. Além disso, como outros métodos são empregados para diminuir a reflexão do sinal em placas de alta frequência (acima de 3 GHz), a perfuração traseira não é necessária.

No entanto, essas abordagens nem sempre são práticas do ponto de vista das instalações de fabricação e dos custos para reduzir a perda de sinal em muitos PCBs de alta densidade ou backplanes/mid-planes. Portanto, a única opção prática é perfurar o via stub. Quando os furos nas vias cegas não são uma opção, a perfuração posterior torna-se imperativa para placas de alta frequência (mais de 1 GHz dentro de 3 GHz).

E como a PCB tem tantas camadas, alguns furos não podem ser projetados como furos cegos (por exemplo, em uma PCB de 16 camadas, alguns furos de passagem devem se conectar às camadas 1 a 10 e outro furo de passagem deve se conectar às camadas de 7 a 16; este projeto não é adequado para furos cegos, mas é adequado para perfuração posterior).

Como fazer a perfuração traseira do PCB?

O processo de perfuração traseira

1.Para localizar o primeiro furo, use o furo de posicionamento na placa de circuito impresso fornecido.

2.Antes do chapeamento, use membrana seca para selar o orifício de posição.

3. Polvilhe o orifício com cobre para criar um circuito guia.

4.Crie um gráfico externo no PCB.

5.Depois de criar um padrão de camada externa, a placa gráfica será executada no PCB. Antes deste processo, é crucial selar o orifício de colocação com uma membrana seca antes de iniciar este processo.

6.Use os furos de colocação da primeira perfuração para alinhar a perfuração posterior e, em seguida, use a broca para fazer os furos galvanizados que exigem este procedimento.

7. Após a perfuração final, a placa precisa ser limpa para se livrar de possíveis sobras de brocas

8.Depois que a placa for validada e a integridade do sinal for melhorada, preste muita atenção se a operação de perfuração está sendo realizada de forma adequada.

Teste os exercícios traseiros 

Assim que o roteamento estiver concluído, devemos garantir que as brocas traseiras foram configuradas corretamente. Para validar isso, ative todas as camadas. Você verá que a borda das vias tem duas cores. A primeira camada ou camada inicial é mostrada em vermelho, enquanto a camada final é mostrada em azul. É simples diferenciar as vias perfuradas das outras vias. Apenas as vias perfuradas traseiras são visíveis em duas cores.

Clique em Tabela de Perfuração após selecionar o local no menu principal para descobrir quantas Vias, PTH e outros trolls foram realizados.

Dificuldades técnicas do processo de perfuração posterior.

1.Controle de profundidade de perfuração traseira
Para o processamento preciso de vias cegas, o controle da profundidade da perfuração posterior é crucial. A tolerância da profundidade de perfuração posterior é amplamente influenciada pela precisão do equipamento de perfuração posterior e pela tolerância de espessura média. A precisão da perfuração traseira, no entanto, também pode ser afetada por variáveis ​​externas, como resistência da broca, ângulo da ponta da broca, efeito de contato entre a placa de cobertura e o dispositivo de medição e empenamento da placa. Para obter os melhores resultados e gerenciar a precisão da furação posterior, é crucial escolher os materiais e técnicas de furação corretos durante a produção. Os projetistas podem garantir a transmissão do sinal de alta qualidade e evitar problemas de integridade do sinal gerenciando meticulosamente a profundidade da perfuração posterior.

2. Controle de precisão de perfuração traseira
O controle preciso da perfuração traseira é crucial para o controle de qualidade do PCB em processos subsequentes. A furação posterior envolve a furação secundária com base no diâmetro inicial do furo da broca, e a precisão da furação secundária é crucial. A precisão da coincidência de perfuração secundária pode ser afetada por diversas variáveis, como expansão e contração da placa, precisão da máquina e técnicas de perfuração. É essencial certificar-se de que o procedimento de perfuração posterior seja uma perfuração controlada com precisão para minimizar erros e manter a transmissão e integridade ideais do sinal.

A etapa mais importante e desafiadora é a perfuração, pois mesmo um pequeno erro pode resultar em danos significativos. Antes de fazer um pedido, você deve considerar as habilidades do fabricante de PCB. Richfulljoy oferece placas perfuradas a preços acessíveis e é especializada na montagem de protótipos de PCB. Nossos benefícios incluem prazos de entrega rápidos e alta confiabilidade. Richfulljoy, um conhecido fabricante de PCB na China, possui todo o conhecimento e habilidades necessárias para ajudá-lo. Se você tiver alguma sugestão para montagem ou protótipo de PCB, entre em contato conosco: mkt-2@rich-pcb.com