الحفر المتحكم في العمق في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة: الحفر الخلفي، ما هو الحفر الخلفي في لوحات الدوائر المطبوعة؟
تُعرف عملية الحفر الخلفي في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات بإزالة النتوءات لإنشاء فتحات توصيل، مما يسمح بانتقال الإشارات من طبقة إلى أخرى. (تُسبب النتوءات انعكاسًا وتشتتًا وتأخيرًا ومشاكل أخرى أثناء نقل الإشارة، مما يؤدي إلى تشويهها). يتطلب الحفر بعمق مُتحكم به مهارة فائقة. يتطلب تصنيع لوحات الدوائر متعددة الطبقات، مثل اللوحات ذات 12 طبقة، توصيل الطبقة الأولى بالطبقة التاسعة. عادةً، نحفر ثقوبًا واحدة فقط قبل طلاء فتحات التوصيل. وبالتالي، يتم توصيل الطابق الأول بالطابق الثاني عشر مباشرةً. في الواقع، يكفي توصيل الطابق الأول بالطابق التاسع فقط. نظرًا لعدم وجود أسلاك تربط المستويات من العاشر إلى الثاني عشر، فإنها تُشبه الأعمدة. يؤثر هذا العمود على مسار الإشارة وقد يُؤثر سلبًا على سلامة إشارة الاتصال. لذلك، تم حفر ثقب ثانوي من الجانب المقابل للعمود الإضافي (يُشار إليه في هذا المجال باسم "النتوء").
ونتيجة لذلك، تُعرف هذه العملية بالحفر العكسي، إلا أنها عادةً ما تكون أقل نظافة من الحفر العادي لأن الخطوة التالية ستؤدي إلى تحلل بعض النحاس كهربائيًا، كما أن رأس المثقاب حاد. لذلك، سنترك نقطة صغيرة جدًا؛ يُعرف طول هذه النقطة المتبقية بقيمة B، ويتراوح عادةً بين 50 و150 ميكرومتر.
تقنية الحفر الخلفي للوحات الدوائر المطبوعة
نظراً لضرورة تقليل فقد الإشارة في تطبيقات الترددات العالية، يلزم وجود ثقب نافذ يربط الطبقات ليسمح بمرور الإشارة من طبقة إلى أخرى. يُنصح بإزالة النحاس الزائد من هذا الثقب في هذا التطبيق، لأنه يعمل كهوائي ويؤثر على الإرسال إذا كانت الإشارة ستنتقل من الطبقة الأولى إلى الطبقة الثانية في لوحة مكونة من 20 طبقة، على سبيل المثال.
لتحسين استقرار الإشارة، نقوم بإزالة النحاس الزائد في الثقب باستخدام تقنية الحفر العكسي (عمق مُتحكم به على المحور z). والنتيجة المثلى هي أن يكون الجزء المتبقي (أو النحاس الزائد) أقصر ما يمكن. عادةً، يجب أن يكون قطر الحفر العكسي أكبر بمقدار 0.2 مم من قطر الثقب المقابل.
العملية الحفر العكسي تزيل الأجزاء المتبقية من الحفرة.من الثقوب المطلية (الوصلات). النتوءات غير ضرورية /أجزاء غير مستخدمة من الوصلاتوالتي تمتد إلى أبعد من الطبقة الداخلية المتصلة الأخيرة.
قد تؤدي البقايا إلىانعكاسات، إلى جانباضطرابات السعة والحث والمعاوقةتصبح أخطاء عدم الاستمرارية هذه بالغة الأهمية مع زيادة سرعة الانتشار.
اللوحات الخلفيةويمكن للوحات الدوائر المطبوعة السميكة على وجه الخصوص أن تتحملاضطرابات كبيرة في سلامة الإشارةمن خلال البقايا. لـ لوحات الدوائر المطبوعة عالية التردد(على سبيل المثال، مع التحكم في المعاوقة)، وتطبيق الحفر العكسي، بالإضافة إلى تطبيقطرق عمياء ومطمورة، يمكن أن يكون جزءًا من الحل.
يمكن تطبيق تقنية الحفر العكسي علىأي نوع من لوحات الدوائرحيث تتسبب الوصلات القصيرة في تدهور سلامة الإشارة، مع الحد الأدنى من اعتبارات التصميم والتخطيط. في المقابل، عند استخدام الوصلات العمياء، يجب مراعاة نسبة العرض إلى الارتفاع.
ميزات الحفر الخلفي للوحة الدوائر المطبوعة
مزايا الحفر العكسي
● تقليل تداخل الضوضاء والارتعاش الحتمي؛
● تحسين سلامة الإشارة؛
● تقليل السماكة الموضعية؛
● تقليل استخدام الثقوب المدفونة والعمياء وتقليل صعوبة إنتاج لوحات الدوائر المطبوعة؛
● انخفاض معدل خطأ البت (BER)؛
● تقليل توهين الإشارة مع تحسين مطابقة المعاوقة؛
● تأثير ضئيل على التصميم والتخطيط؛
● زيادة عرض نطاق القناة؛
● زيادة معدلات نقل البيانات؛
● انخفاض انبعاثات التداخل الكهرومغناطيسي/التوافق الكهرومغناطيسي من الطرف القصير؛
● انخفاض إثارة أنماط الرنين؛
● تقليل التشويش المتبادل بين المسارات؛
● تكاليف أقل من عمليات الترقق المتسلسلة.
عيوب الحفر العكسي
غالباً ما تواجه الإشارات العالية مشاكل قد تكون مرتبطة بنقص استخدام الوصلات الفرعية. دعونا نلقي نظرة فاحصة على بعض مشاكل هذه الوصلات.
ارتعاش حتمي:
كلا الساعتين تُستخدمان لقياس التوقيت، ويُشار إلى مقدار الخطأ الزمني باسم التذبذب. أما التذبذب المُثبِّط فهو ما يُعرف بالتعديل الزمني المنتظم (أي المحدود).
توهين الإشارة:
عندما يضعف الصوت، تقل شدته ويصبح النبض أضعف.
الإشعاع الناتج عن التداخل الكهرومغناطيسي:
يمكن استخدام وصلة التوصيل كهوائي، حيث تشع تداخلات كهرومغناطيسية.
الخصائص العامة
● معظمها ألواح صلبة في الخلف؛
● يستخدم عادة على 8 طبقات أو أكثر؛
● سمك اللوح يزيد عن 2.5 مم؛
● الحد الأدنى لحجم الفتحة هو 0.3 مم؛
● يكون قطر الحفرة الخلفية أكبر بمقدار 0.2 مم من قطر الفتحات؛
● التفاوت المسموح به في عمق الحفر الخلفي +/- 0.05 مم.
ما نوع لوحة الدوائر المطبوعة التي تحتاج إلى حفر خلفي؟
عادةً، تُحفر ثقوب لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) من أعلى إلى أسفل. إذا كان المسار الواصل بين هذه الثقوب قريبًا من الطبقة العلوية (أو السفلية)، فسيؤدي ذلك إلى تشعب فرعي عند ثقب التوصيل البيني للوحة الدوائر المطبوعة، مما يؤثر على جودة الإشارة ويسبب انعكاسات. وتتأثر الإشارات التي تنتقل بسرعة أكبر بهذا التأثير بشكل أكبر.
للحصول على جودة عالية في نقل الإشارة، من المتعارف عليه عمومًا أن مسار الدائرة على لوحة الدوائر المطبوعة (PCB) الذي ينقل الإشارات بمعدل 1 جيجابت في الثانية تقريبًا، يتطلب تصميمًا يتضمن إعادة حفر المسارات. بالطبع، يتطلب تصميم خطوط اتصال عالية السرعة هندسة أنظمة، وهو ليس بالأمر البسيط كما يبدو. إذا لم تكن روابط الربط البيني للنظام طويلة جدًا، أو كانت قدرة تشغيل الشريحة قوية بما يكفي، فقد تكون جودة الإشارة مثالية دون الحاجة إلى إعادة حفر المسارات. لذلك، تُعد محاكاة روابط الربط البيني للنظام الطريقة الأكثر دقة لتحديد ما إذا كانت إعادة حفر المسارات ضرورية أم لا.
قد تكون على دراية بأنه بالإضافة إلى استخدام تقنية الحفر الخلفي، يمكن استخدام طرق بناء متنوعة لتقليل طول الوصلة أو تحسينه. تشمل هذه الطرق ترتيبات مختلفة للطبقات، حيث يتم نقل مسارات الدوائر إلى طبقات أقرب إلى نهاية الوصلة، أو حفر ثقوب دقيقة باستخدام الليزر، أو استخدام وصلات مخفية ومطمورة. علاوة على ذلك، ونظرًا لاستخدام طرق أخرى لتقليل انعكاس الإشارة على اللوحات عالية التردد (أعلى من 3 جيجاهرتز)، فإن الحفر الخلفي ليس ضروريًا.
مع ذلك، لا تُعدّ هذه الأساليب عملية دائمًا من منظور التصنيع والتكلفة لتقليل فقد الإشارة في العديد من لوحات الدوائر المطبوعة عالية الكثافة أو اللوحات الخلفية/الوسطى. لذا، فإن الخيار العملي الوحيد هو حفر ثقوب التوصيل من الخلف. وعندما لا يكون استخدام ثقوب التوصيل العمياء خيارًا متاحًا، يصبح حفر ثقوب التوصيل من الخلف ضروريًا للوحات عالية التردد (أكثر من 1 جيجاهرتز ضمن نطاق 3 جيجاهرتز).
وبما أن لوحة الدوائر المطبوعة تحتوي على العديد من الطبقات، فلا يمكن تصميم بعض الثقوب كثقوب عمياء (على سبيل المثال، في لوحة دوائر مطبوعة مكونة من 16 طبقة، يجب أن تتصل بعض الثقوب بالطبقات من 1 إلى 10 ويجب أن يتصل ثقب آخر بالطبقات من 7 إلى 16؛ هذا التصميم غير مناسب للثقوب العمياء ولكنه مناسب للحفر الخلفي).
كيفية إجراء عملية الحفر الخلفي للوحة الدوائر المطبوعة؟
عملية الحفر العكسي
1. لتحديد موقع ثقب الحفر الأول، استخدم فتحة تحديد الموضع الموجودة على لوحة الدوائر المطبوعة المرفقة.
2. قبل الطلاء، استخدم غشاءً جافًا لإغلاق فتحة الموضع.
3. قم بتغطية الفتحة بالنحاس لإنشاء دائرة توجيه.
4. قم بإنشاء رسم خارجي على لوحة الدوائر المطبوعة.
5. بعد إنشاء نمط الطبقة الخارجية، سيتم تنفيذ لوحة الرسومات على لوحة الدوائر المطبوعة. قبل هذه العملية، من الضروري سد فتحة التثبيت بغشاء جاف قبل البدء.
6. استخدم ثقوب وضع الحفرة الأولى لمحاذاة الحفرة الخلفية، ثم استخدم مثقاب الحفر لحفر الثقوب المطلية بالكهرباء التي تتطلب هذا الإجراء.
7. بعد الانتهاء من عملية الحفر، يجب تنظيف اللوح للتخلص من أي بقايا حفر محتملة
8. بعد التحقق من صحة اللوحة وتحسين سلامة الإشارة، انتبه جيدًا لما إذا كانت عملية الحفر تتم بشكل مناسب.
اختبار تمارين الظهر
بعد الانتهاء من عملية التوجيه، يجب التأكد من إعداد الثقوب الخلفية بشكل صحيح. وللتحقق من ذلك، فعّل جميع الطبقات. ستلاحظ أن حافة الثقوب تظهر بلونين. الطبقة الأولى أو طبقة البداية تظهر باللون الأحمر، بينما تظهر الطبقة الأخيرة باللون الأزرق. من السهل التمييز بين الثقوب المحفورة من الخلف والثقوب الأخرى، حيث تظهر الثقوب المحفورة من الخلف فقط بلونين.
انقر فوق جدول الحفر بعد تحديد الموقع من القائمة الرئيسية لمعرفة عدد الثقوب الموصلة، والثقوب الموصلة، وغيرها من عمليات الحفر التي تم تنفيذها.
الصعوبات التقنية لعملية الحفر العكسي.
1.التحكم في عمق الحفر العكسي
لضمان دقة معالجة الثقوب العمياء، يُعدّ التحكم في عمق الحفر الخلفي أمرًا بالغ الأهمية. ويتأثر هامش الخطأ المسموح به في عمق الحفر الخلفي بشكل كبير بدقة معدات الحفر الخلفي وسماكة الطبقة المتوسطة. مع ذلك، قد تتأثر دقة الحفر الخلفي أيضًا بمتغيرات خارجية مثل مقاومة المثقاب، وزاوية رأس المثقاب، وتأثير التلامس بين لوحة الغطاء وجهاز القياس، وانحناء اللوحة. وللحصول على أفضل النتائج والتحكم بدقة في الحفر الخلفي، من الضروري اختيار مواد وتقنيات الحفر المناسبة أثناء الإنتاج. ويمكن للمصممين ضمان نقل إشارة عالي الجودة وتجنب مشاكل سلامة الإشارة من خلال التحكم الدقيق في عمق الحفر الخلفي.
2. التحكم في دقة الحفر الخلفي
يُعدّ التحكم الدقيق في عملية الحفر الخلفي أمرًا بالغ الأهمية لضمان جودة لوحات الدوائر المطبوعة في العمليات اللاحقة. تتضمن هذه العملية حفرًا ثانويًا بناءً على قطر ثقب الحفر الأولي، وتُعدّ دقة هذا الحفر الثانوي أمرًا حاسمًا. تتأثر دقة تطابق الحفر الثانوي بعدة عوامل، مثل تمدد وانكماش اللوحة، ودقة الآلة، وتقنيات الحفر. من الضروري التأكد من أن عملية الحفر الخلفي تخضع لتحكم دقيق لتقليل الأخطاء والحفاظ على نقل الإشارة وسلامتها على النحو الأمثل.
تُعدّ عملية الحفر الخطوة الأهم والأكثر تحديًا، إذ قد يؤدي أي خطأ بسيط إلى أضرار جسيمة. قبل تقديم طلبك، عليك مراعاة مهارات مُصنِّع لوحات الدوائر المطبوعة. تُقدّم Richfulljoy لوحات محفورة من الخلف بأسعار معقولة، وهي متخصصة في تجميع نماذج لوحات الدوائر المطبوعة. تشمل مزايانا سرعة التسليم والموثوقية العالية. تمتلك Richfulljoy، وهي شركة صينية رائدة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة، جميع الخبرات والقدرات اللازمة لمساعدتك. إذا كانت لديك أي اقتراحات لتجميع لوحات الدوائر المطبوعة أو تصميم نماذج أولية، يُرجى التواصل معنا عبر البريد الإلكتروني: mkt-2@rich-pcb.com
