سوراخکاری با عمق کنترل شده در ساخت برد مدار چاپی: سوراخکاری پشتی سوراخکاری پشتی در برد مدار چاپی چیست؟

سوراخکاری معکوس در بردهای سیم‌کشی چاپی چندلایه، روشی برای برداشتن استاب (stub) برای تولید ویا (via) است که به سیگنال‌ها اجازه می‌دهد از یک لایه برد به لایه بعدی منتقل شوند. (استاب‌ها در طول انتقال سیگنال، انعکاس، پراکندگی، تأخیر و سایر مشکلات را ایجاد می‌کنند که باعث تحریف سیگنال می‌شود.) سوراخکاری در عمق کنترل‌شده نیاز به مهارت پیچیده‌ای دارد. ساخت بردهای مدار چندلایه، مانند بردهای ۱۲ لایه، نیاز به اتصال لایه اول به لایه نهم دارد. معمولاً قبل از آبکاری ویاهای عبوری، فقط یک بار سوراخ‌ها را سوراخ می‌کنیم. از این رو طبقه اول و طبقه دوازدهم بلافاصله به هم متصل می‌شوند. در واقع، طبقه اول فقط باید به طبقه نهم متصل شود. از آنجایی که هیچ سیمی بین طبقات دهم تا دوازدهم وجود ندارد، آنها شبیه ستون هستند. این ستون بر مسیر سیگنال تأثیر می‌گذارد 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 می‌گویند) ایجاد شد.

در نتیجه، به عنوان سوراخکاری برگشتی شناخته می‌شود، با این حال معمولاً تمیزی کمتری نسبت به سوراخکاری دارد زیرا مرحله بعدی مقداری مس را الکترولیز می‌کند و نوک مته نیز تیز است. بنابراین یک نقطه بسیار کوچک باقی می‌گذاریم؛ طول این STUB باقی مانده به عنوان مقدار B شناخته می‌شود و معمولاً بین 50 تا 150 UM متغیر است.

فناوری سوراخکاری پشتی برد مدار چاپی

با توجه به نیاز به کاهش اتلاف سیگنال برای کاربردهای فرکانس بالا، یک سوراخ عبوری که لایه‌ها را به هم متصل می‌کند، برای جریان یافتن سیگنال هنگام حرکت از یک لایه به لایه دیگر مورد نیاز است. توصیه می‌شود مس اضافی را از این سوراخ برای این کاربرد حذف کنید زیرا به عنوان آنتن عمل می‌کند و اگر قرار باشد سیگنال مثلاً در یک برد ۲۰ لایه از لایه اول به لایه دوم جریان یابد، بر انتقال تأثیر می‌گذارد.

برای دستیابی به پایداری بیشتر سیگنال، مس «اضافی» موجود در سوراخ را با استفاده از سوراخکاری معکوس (عمق کنترل شده در محور z) سوراخ می‌کنیم. نتیجه ایده‌آل این است که استاب (یا مس «اضافی») تا حد امکان کوتاه باشد. معمولاً اندازه سوراخکاری معکوس باید 0.2 میلی‌متر بزرگتر از مسیر مربوطه باشد.

فرآیند حفاری پشتی، خرده ریزها را حذف می‌کنداز سوراخ‌های آبکاری شده (vias). استاب‌ها غیرضروری هستند /بخش‌های استفاده نشده از مسیرهاکه از آخرین لایه داخلی متصل، امتداد بیشتری دارند.
خردها می‌توانند منجر بهبازتاب‌ها، و همچنیناختلالات ظرفیت، اندوکتانس و امپدانسخطاهای این ناپیوستگی با افزایش سرعت انتشار، بحرانی می‌شوند.
بک‌پلن‌هاو به ویژه بردهای مدار چاپی ضخیم، می‌توانند تحمل کننداختلالات قابل توجه در یکپارچگی سیگنالاز طریق خردها. برای بردهای مدار چاپی فرکانس بالا(مثلاً با کنترل امپدانس)، کاربرد سوراخکاری معکوس، و همچنین کاربردویاهای کور و مدفون، می‌تواند بخشی از راه‌حل باشد.
بکدریل را می‌توان به موارد زیر اعمال کردهر نوع برد مدار چاپیجایی که استاب‌ها باعث تخریب یکپارچگی سیگنال می‌شوند، با حداقل ملاحظات طراحی و چیدمان. در مقابل، هنگام استفاده از ویاس‌های کور، نسبت ابعاد باید در نظر گرفته شود.

ویژگی‌های سوراخکاری پشتی PCB

مزایای حفاری برگشتی

● کاهش تداخل نویز و لرزش قطعی؛

● بهبود یکپارچگی سیگنال؛

● کاهش ضخامت موضعی؛

● کاهش استفاده از مسیر‌های مدفون و کور و کاهش دشواری تولید PCB؛

● نرخ خطای بیتی (BER) پایین‌تر؛

● تضعیف کمتر سیگنال با تطبیق امپدانس بهبود یافته؛

● حداقل تاثیر طراحی و چیدمان؛

● افزایش پهنای باند کانال؛

● افزایش نرخ داده؛

● کاهش انتشار EMI/EMC از انتهای انتهایی؛

● کاهش تحریک مدهای رزونانس؛

● کاهش تداخل via-to-via؛

● هزینه کمتر نسبت به لمینت های متوالی.

معایب حفاری برگشتی

سیگنال‌های بالا اغلب مشکلاتی دارند که ممکن است به دلیل استفاده‌ی کم از stubها باشد. بیایید نگاهی دقیق‌تر به چند مورد از مشکلات stubها بیندازیم.

لرزش قطعی: 
هر دو ساعت زمان‌بندی هستند و میزان خطای زمانی به عنوان لرزش (jitter) شناخته می‌شود. لرزش بازدارنده چیزی است که به عنوان یک تغییر زمانی منظم (یعنی محدود) شناخته می‌شود.

تضعیف سیگنال:
وقتی صدایی ضعیف می‌شود، شدت آن کاهش می‌یابد و نبض ضعیف‌تر می‌شود.

تابش از EMI:

یک وایاستاب می‌تواند به عنوان آنتن استفاده شود و EMI ساطع کند.

مشخصات عمومی 

● اغلب تخته‌های سفت و سختی در پشت قرار دارند؛

● معمولاً روی ۸ لایه یا بالاتر استفاده می‌شود؛

● ضخامت تخته بیش از ۲.۵ میلی‌متر باشد؛

● حداقل اندازه نگهدارنده 0.3 میلی‌متر است؛

● مته پشتی 0.2 میلی‌متر بزرگتر از مسیرها است؛

● تلرانس عمق سوراخکاری پشتی +/- 0.05MM.

چه نوع برد مدار چاپی نیاز به سوراخکاری از پشت دارد؟

معمولاً سوراخ‌های برد PCB از طریق برد (از بالا به پایین) ایجاد می‌شوند. اگر مسیر اتصال سوراخ‌های via نزدیک به لایه بالایی (یا لایه پایینی) باشد، منجر به انشعاب ناقص در سوراخ via لینک اتصال PCB می‌شود که بر کیفیت سیگنال تأثیر می‌گذارد و باعث انعکاس می‌شود. سیگنال‌هایی که با سرعت بیشتری حرکت می‌کنند، بیشتر تحت تأثیر این اثر قرار می‌گیرند.

برای دستیابی به کیفیت بالای انتقال سیگنال، عموماً این‌طور برداشت می‌شود که مسیر مدار روی برد PCB با سیگنال‌هایش با نرخ حدود ۱ گیگابیت بر ثانیه باید شامل طراحی سوراخکاری معکوس در نظر گرفته شود. البته، طراحی خطوط اتصال پرسرعت نیاز به مهندسی سیستم دارد و آنطور که به نظر می‌رسد ساده نیست. اگر لینک‌های اتصال داخلی سیستم خیلی طولانی نباشند یا قابلیت درایو تراشه به اندازه کافی قوی باشد، کیفیت سیگنال می‌تواند بدون هیچ سوراخکاری معکوسی بی‌عیب و نقص باشد. بنابراین، شبیه‌سازی لینک اتصال داخلی سیستم دقیق‌ترین روش برای تعیین نیاز یا عدم نیاز به سوراخکاری معکوس است.

شاید بدانید که علاوه بر استفاده از فناوری سوراخکاری پشتی، می‌توان از روش‌های مختلف ساخت نیز برای کاهش یا بهینه‌سازی طول استاب استفاده کرد. این روش‌ها شامل چیدمان‌های مختلف پشته‌سازی است که در آن مسیرهای مدار به لایه‌های نزدیک‌تر به انتهای استاب ویا منتقل می‌شوند، سوراخ‌های سوراخکاری لیزری (میکرو ویاها) یا ویاهای کور و مدفون. علاوه بر این، از آنجایی که روش‌های دیگری برای کاهش انعکاس سیگنال در بردهای فرکانس بالا (بالاتر از 3 گیگاهرتز) استفاده می‌شود، سوراخکاری پشتی لازم نیست.

با این حال، این رویکردها همیشه از نظر کارخانه‌های تولیدی و از نظر هزینه برای کاهش اتلاف سیگنال در بسیاری از PCBهای با چگالی بالا یا صفحات پشتی/میانی عملی نیستند. بنابراین، تنها انتخاب عملی، سوراخکاری معکوس برای بیرون آوردن انتهای via است. وقتی سوراخ‌های via کور گزینه مناسبی نباشند، سوراخکاری معکوس برای بردهای فرکانس بالا (بیش از 1 گیگاهرتز در داخل 3 گیگاهرتز) ضروری می‌شود.

و از آنجایی که برد مدار چاپی (PCB) لایه‌های زیادی دارد، برخی از سوراخ‌ها را نمی‌توان به عنوان سوراخ‌های کور طراحی کرد (برای مثال، در یک برد مدار چاپی ۱۶ لایه، برخی از سوراخ‌های via باید به لایه‌های ۱ تا ۱۰ متصل شوند و یک سوراخ via دیگر باید به لایه‌های ۷ تا ۱۶ متصل شود؛ این طرح برای سوراخ‌های کور مناسب نیست اما برای سوراخ‌کاری پشتی مناسب است).

چگونه سوراخکاری پشتی برد مدار چاپی (PCB) انجام دهیم؟

فرآیند حفاری برگشتی

۱. برای پیدا کردن اولین سوراخ حفاری، از سوراخ موقعیت‌یابی روی برد مدار چاپی که ارائه شده است استفاده کنید.

۲. قبل از آبکاری، از غشای خشک برای آب‌بندی سوراخ موقعیت استفاده کنید.

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

۴. یک تصویر گرافیکی بیرونی روی برد مدار چاپی ایجاد کنید.

۵. پس از ایجاد الگوی لایه بیرونی، برد گرافیکی روی PCB اجرا می‌شود. قبل از این فرآیند، بسیار مهم است که سوراخ محل قرارگیری را با یک غشای خشک آب‌بندی کنید.

۶. از سوراخ‌های محل قرارگیری مته اول برای تراز کردن سوراخکاری پشتی استفاده کنید، سپس از مته برای ایجاد سوراخ‌های آبکاری شده که برای این روش لازم هستند استفاده کنید.

۷. پس از سوراخکاری نهایی، تخته باید تمیز شود تا از شر هرگونه مته احتمالی باقی مانده خلاص شود.

۸. پس از تأیید برد و بهبود یکپارچگی سیگنال، به دقت بررسی کنید که آیا عملیات سوراخکاری به درستی انجام می‌شود یا خیر.

تمرین‌های پشت را امتحان کنید 

پس از اتمام مسیردهی، باید مطمئن شویم که مته‌های پشتی به درستی تنظیم شده‌اند. برای تأیید این موضوع، همه لایه‌ها را روشن کنید. خواهید دید که لبه وایاها دو رنگ دارد. لایه اول یا شروع با رنگ قرمز نشان داده شده است، در حالی که لایه آخر با رنگ آبی نشان داده شده است. تشخیص وایاهای سوراخ‌کاری شده از پشت از سایر وایاها ساده است. فقط وایاهای سوراخ‌کاری شده با دو رنگ قابل مشاهده هستند.

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

مشکلات فنی فرآیند حفاری برگشتی.

۱.کنترل عمق حفاری برگشتی
برای پردازش دقیق مسیرهای کور، کنترل عمق سوراخکاری پشتی بسیار مهم است. تلرانس عمق سوراخکاری پشتی تا حد زیادی تحت تأثیر دقت تجهیزات سوراخکاری پشتی و تلرانس ضخامت متوسط ​​​​قرار دارد. با این حال، دقت سوراخکاری پشتی می‌تواند تحت تأثیر متغیرهای خارجی مانند مقاومت مته، زاویه نوک مته، اثر تماس بین تخته پوشش و دستگاه اندازه‌گیری و تاب برداشتن تخته نیز قرار گیرد. برای دستیابی به بهترین نتایج و مدیریت دقت سوراخکاری پشتی، انتخاب مواد و تکنیک‌های مناسب سوراخکاری در طول تولید بسیار مهم است. طراحان می‌توانند با مدیریت دقیق عمق سوراخکاری پشتی، انتقال سیگنال با کیفیت بالا را تضمین کرده و از مشکلات یکپارچگی سیگنال جلوگیری کنند.

کنترل دقت حفاری برگشتی
کنترل دقیق سوراخکاری پشتی برای کنترل کیفیت PCB در فرآیندهای بعدی بسیار مهم است. سوراخکاری پشتی مستلزم سوراخکاری ثانویه بر اساس قطر سوراخ اولیه مته است و دقت سوراخکاری ثانویه بسیار مهم است. دقت همزمانی سوراخکاری ثانویه می‌تواند تحت تأثیر تعدادی از متغیرها، مانند انبساط و انقباض تخته، دقت دستگاه و تکنیک‌های سوراخکاری قرار گیرد. ضروری است که اطمینان حاصل شود که روش سوراخکاری پشتی، سوراخکاری کنترل شده دقیقی است تا خطاها به حداقل برسد و انتقال سیگنال ایده‌آل و یکپارچگی حفظ شود.

مهمترین و چالش برانگیزترین مرحله، سوراخکاری است زیرا حتی یک خطای جزئی ممکن است منجر به آسیب قابل توجهی شود. قبل از ثبت سفارش، باید مهارت سازنده PCB را در نظر بگیرید. Richfulljoy بردهای سوراخکاری شده از پشت را با قیمت مناسب ارائه می‌دهد و در مونتاژ نمونه اولیه PCB تخصص دارد. مزایای ما شامل زمان تحویل سریع و قابلیت اطمینان بالا است. Richfulljoy، یک تولیدکننده شناخته شده PCB در چین، تمام دانش و توانایی‌های 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