Khoan sâu có kiểm soát trong sản xuất PCB: Khoan ngược Khoan ngược trong pcb là gì?

Khoan ngược trong bảng mạch in nhiều lớp là quá trình loại bỏ phần cuống để tạo vias, cho phép tín hiệu di chuyển từ lớp này sang lớp tiếp theo. (Các cuống sẽ tạo ra sự phản xạ, tán xạ, độ trễ và các vấn đề khác trong quá trình truyền tín hiệu, điều này sẽ khiến tín hiệu bị méo.) Việc khoan ở độ sâu được kiểm soát đòi hỏi kỹ năng phức tạp. Để chế tạo bảng mạch nhiều lớp, chẳng hạn như bảng 12 lớp, cần có kết nối lớp đầu tiên với lớp thứ chín. Thông thường, chúng tôi chỉ khoan lỗ một lần trước khi mạ xuyên suốt. Do đó, tầng 1 và tầng 12 được kết nối ngay lập tức. Trên thực tế, tầng một chỉ cần nối với tầng chín. Vì không có dây nối từ tầng 10 đến tầng 12 nên chúng trông giống những cây cột. Cột này có tác động đến đường dẫn tín hiệu và có thể làm tổn hại đến tính toàn vẹn tín hiệu của tín hiệu liên lạc. Do đó, một lỗ thứ cấp đã được khoan ở phía đối diện của cột phụ (được gọi là STUB trong ngành).

Do đó, nó được gọi là khoan ngược, tuy nhiên nó thường kém sạch hơn khoan vì bước tiếp theo sẽ điện phân một số đồng và đầu mũi khoan cũng sắc bén. Do đó chúng tôi sẽ để lại một điểm rất nhỏ; độ dài của STUB còn lại này được gọi là giá trị B và thường nằm trong khoảng từ 50 đến 150 UM.

Công nghệ khoan ngược PCB

Do nhu cầu giảm mất tín hiệu cho các ứng dụng tần số cao, nên cần có một lỗ xuyên kết nối các lớp để tín hiệu truyền qua khi nó di chuyển từ lớp này sang lớp khác. Ví dụ, nên loại bỏ đồng dư thừa khỏi lỗ này cho ứng dụng này vì nó hoạt động như một ăng-ten và ảnh hưởng đến việc truyền tải nếu tín hiệu truyền từ lớp một đến lớp hai trong bảng 20 lớp chẳng hạn.

Để đạt được độ ổn định tín hiệu cao hơn, chúng tôi khoan phần đồng “dư thừa” vào lỗ bằng cách khoan ngược (độ sâu được kiểm soát theo trục z). Kết quả lý tưởng là phần cuống (hoặc phần đồng "dư thừa") càng ngắn càng tốt. Thông thường, kích thước mũi khoan phía sau phải lớn hơn 0,2mm so với kích thước mũi khoan tương ứng.

cácquá trình khoan ngược loại bỏ sơ khaitừ các lỗ mạ (vias). Sơ khai là không cần thiết /phần chưa sử dụng của vias, mở rộng hơn lớp bên trong được kết nối cuối cùng.
Sơ khai có thể dẫn đếnsự phản xạ, cũng nhưrối loạn công suất, độ tự cảm và trở kháng. Lỗi gián đoạn này trở nên nghiêm trọng khi tăng tốc độ lan truyền.
Máy bay đa năngvà đặc biệt là các Bảng mạch in dày, có thể chịu đựng đượcnhiễu loạn toàn vẹn tín hiệu đáng kểthông qua sơ khai. Vì PCB tần số cao(ví dụ với điều khiển Trở kháng), ứng dụng khoan ngược, cũng như ứng dụngvias mù và chôn, có thể là một phần của giải pháp.
Backdrill có thể được áp dụng chobất kỳ loại bảng mạchtrong đó các sơ khai gây ra sự suy giảm tính toàn vẹn của tín hiệu, với những cân nhắc về thiết kế và bố cục ở mức tối thiểu. Ngược lại, khi sử dụng Blind vias, phải lưu ý đến tỷ lệ khung hình.

Các tính năng của khoan ngược PCB

Ưu điểm của khoan lưng

● Giảm nhiễu và hiện tượng giật hình xác định;

● Cải thiện tính toàn vẹn của tín hiệu;

● Giảm độ dày cục bộ;

● Giảm việc sử dụng vias chôn lấp và mù và giảm bớt khó khăn trong sản xuất PCB;

● Tỷ lệ lỗi bit thấp hơn (BER);

● Suy giảm tín hiệu ít hơn nhờ khả năng kết hợp trở kháng được cải thiện;

● Tác động tối thiểu đến thiết kế và bố cục;

● Tăng băng thông kênh;

● Tốc độ dữ liệu tăng;

● giảm phát thải EMI/EMC từ đầu sơ khai;

● Giảm kích thích của các chế độ cộng hưởng;

● Giảm nhiễu xuyên âm xuyên âm;

● Chi phí thấp hơn so với cán màng tuần tự.

Nhược điểm của khoan lưng

Tín hiệu cao thường có vấn đề có thể liên quan đến việc sử dụng không đúng mức thông qua sơ khai. Chúng ta hãy xem xét kỹ hơn một số vấn đề với phần sơ khai.

Xác định jitter: 
Cả hai đồng hồ đều tính thời gian và lượng lỗi thời gian được gọi là jitter. Jitter ngăn cản là cái được gọi là sự thay đổi thời gian thường xuyên (tức là có giới hạn).

Sự suy giảm tín hiệu:
Khi âm thanh bị suy giảm, cường độ của nó sẽ giảm và mạch trở nên yếu hơn.

Bức xạ từ EMI:

Một via stub có thể được sử dụng làm ăng-ten, phát ra EMI.

Đặc điểm chung 

● Phần lớn là các tấm ván cứng ở mặt sau;

● Thường được sử dụng trên 8 lớp trở lên;

● Độ dày tấm trên 2,5 mm;

● Kích thước giữ tối thiểu là 0,3mm;

● Mũi khoan ngược lớn hơn lỗ vias 0,2mm;

● Dung sai độ sâu khoan ngược+/- 0,05MM.

Loại PCB nào cần khoan lại?

Thông thường, các lỗ bo mạch PCB được khoan xuyên qua bo mạch (từ trên xuống dưới). Nếu vết kết nối các lỗ xuyên gần với lớp trên cùng (hoặc lớp dưới cùng) sẽ dẫn đến sự phân nhánh còn sơ khai tại lỗ xuyên qua của liên kết kết nối PCB, điều này sẽ ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu và gây ra phản xạ. Tín hiệu truyền đi với tốc độ nhanh hơn sẽ bị ảnh hưởng nhiều hơn bởi hiệu ứng này.

Để đạt được chất lượng truyền tín hiệu cao, người ta thường hiểu rằng đường mạch trên bo mạch PCB có Tín hiệu ở tốc độ khoảng 1Gbps cần được xem xét để bao gồm thiết kế khoan ngược. Tất nhiên, việc thiết kế đường kết nối tốc độ cao đòi hỏi kỹ thuật hệ thống và không đơn giản như người ta tưởng. Nếu các liên kết kết nối hệ thống không quá dài hoặc khả năng điều khiển của chip đủ mạnh thì chất lượng tín hiệu có thể không có lỗi mà không cần phải khoan lại. Vì vậy, mô phỏng liên kết kết nối hệ thống là phương pháp chính xác nhất để xác định xem có cần khoan ngược hay không.

Bạn có thể biết rằng, ngoài việc sử dụng công nghệ khoan ngược, nhiều phương pháp xây dựng khác nhau cũng có thể được sử dụng để giảm hoặc tối ưu hóa chiều dài của sơ khai. Chúng bao gồm các cách sắp xếp xếp chồng khác nhau, trong đó các dấu vết của đường mạch được chuyển sang các lớp gần cuối của gốc vias, các lỗ vias (microvias) được khoan bằng laser hoặc các vias mù và chôn. Ngoài ra, vì các phương pháp khác được sử dụng để giảm phản xạ tín hiệu trên các bo mạch tần số cao (cao hơn 3GHz), nên không cần phải khoan ngược.

Tuy nhiên, những phương pháp này không phải lúc nào cũng thực tế xét theo quan điểm về chi phí và cơ sở sản xuất để giảm hiện tượng mất tín hiệu ở nhiều PCB mật độ cao hoặc bảng nối đa năng/mặt phẳng giữa. Vì vậy, sự lựa chọn thực tế duy nhất là khoan lại phần sơ khai. Khi các lỗ vias mù không phải là một lựa chọn, việc khoan ngược trở nên bắt buộc đối với các bo mạch tần số cao (hơn 1GHz bên trong 3GHz).

Và vì PCB có rất nhiều lớp nên một số lỗ không thể được thiết kế dưới dạng lỗ mù (ví dụ, trên PCB 16 lớp, một số lỗ xuyên qua phải kết nối với các lớp 1 đến 10 và một lỗ xuyên khác phải kết nối với các lớp 7 đến 16; thiết kế này không phù hợp với lỗ mù nhưng phù hợp để khoan ngược).

Làm thế nào để khoan lại PCB?

Quá trình khoan ngược

1.Để xác định vị trí lỗ khoan đầu tiên, hãy sử dụng lỗ định vị trên PCB được cung cấp.

2.Trước khi mạ, sử dụng màng khô để bịt kín lỗ vị trí.

3. Phủ bột đồng vào lỗ để tạo mạch dẫn hướng.

4.Tạo đồ họa bên ngoài trên PCB.

5.Sau khi tạo mẫu lớp bên ngoài, bảng đồ họa sẽ được thực thi trên PCB. Trước quá trình này, điều quan trọng là phải bịt kín lỗ đặt bằng màng khô trước khi bắt đầu quá trình này.

6.Sử dụng các lỗ định vị của mũi khoan đầu tiên để căn chỉnh mũi khoan phía sau, sau đó sử dụng mũi khoan để khoan các lỗ mạ điện yêu cầu quy trình này.

7. Sau lần khoan cuối cùng, bảng cần được làm sạch để loại bỏ mọi mũi khoan còn sót lại

8.Sau khi bảng đã được xác nhận và tính toàn vẹn tín hiệu đã được cải thiện, hãy chú ý xem liệu hoạt động khoan có được thực hiện phù hợp hay không.

Kiểm tra các cuộc tập trận phía sau 

Sau khi định tuyến xong, chúng ta phải đảm bảo rằng các cuộc tập trận phía sau đã được thiết lập đúng cách. Để xác thực điều này, hãy bật tất cả các lớp. Bạn sẽ thấy vành của vias có hai màu trên đó. Lớp đầu tiên hoặc lớp bắt đầu được hiển thị bằng màu đỏ, trong khi lớp cuối cùng được hiển thị bằng màu xanh lam. Thật đơn giản để phân biệt các vias được khoan ngược với các vias khác. Chỉ có vias được khoan phía sau mới có thể nhìn thấy được với hai màu.

Nhấp vào Bảng khoan sau khi chọn vị trí từ menu chính để tìm hiểu xem có bao nhiêu Vias, PTH và các trò troll khác đã được thực hiện.

Khó khăn kỹ thuật của quá trình khoan ngược.

1.Kiểm soát độ sâu khoan phía sau
Để xử lý chính xác các vias mù, việc kiểm soát độ sâu khoan phía sau là rất quan trọng. Dung sai độ sâu khoan phía sau bị ảnh hưởng phần lớn bởi độ chính xác của thiết bị khoan phía sau và dung sai độ dày trung bình. Tuy nhiên, độ chính xác của việc khoan phía sau cũng có thể bị ảnh hưởng bởi các biến số bên ngoài như lực cản của mũi khoan, góc đầu mũi khoan, hiệu ứng tiếp xúc giữa tấm che và thiết bị đo cũng như độ cong vênh của tấm. Để có được kết quả tốt nhất và quản lý độ chính xác của khoan ngược, điều quan trọng là phải chọn vật liệu và kỹ thuật khoan phù hợp trong quá trình sản xuất. Các nhà thiết kế có thể đảm bảo truyền tín hiệu chất lượng cao và tránh các vấn đề về tính toàn vẹn của tín hiệu bằng cách quản lý tỉ mỉ độ sâu khoan phía sau.

2.Kiểm soát độ chính xác khoan ngược
Kiểm soát khoan ngược chính xác là rất quan trọng để kiểm soát chất lượng PCB trong các quy trình tiếp theo. Khoan phía sau đòi hỏi phải khoan thứ cấp dựa trên đường kính lỗ của mũi khoan ban đầu và độ chính xác của khoan thứ cấp là rất quan trọng. Độ chính xác của việc trùng khớp khoan thứ cấp có thể bị ảnh hưởng bởi một số biến số, chẳng hạn như sự giãn nở và co lại của tấm ván, độ chính xác của máy và kỹ thuật khoan. Điều cần thiết là phải đảm bảo rằng quy trình khoan phía sau được kiểm soát chính xác để giảm thiểu sai sót và duy trì tính toàn vẹn và truyền tín hiệu lý tưởng.

Bước quan trọng và khó khăn nhất là khoan vì ngay cả một sai sót nhỏ cũng có thể dẫn đến thiệt hại đáng kể. Trước khi đặt hàng, bạn nên xem xét kỹ năng của nhà sản xuất PCB.Richfulljoy cung cấp lại các bảng khoan với giá cả phải chăng và chuyên lắp ráp nguyên mẫu PCB. Lợi ích của chúng tôi bao gồm thời gian giao hàng nhanh chóng và độ tin cậy cao.Richfulljoy, một nhà sản xuất PCB nổi tiếng ở Trung Quốc, có tất cả kiến ​​thức và khả năng cần thiết để hỗ trợ bạn. Nếu bạn có bất kỳ đề xuất nào về lắp ráp hoặc nguyên mẫu PCB, vui lòng liên hệ với chúng tôi: mkt-2@rich-pcb.com