Syvyyssuunnassa poraaminen piirilevyjen valmistuksessa: Takaisinporaus. Mitä on takaisinporaus piirilevyssä?
Monikerroksisten piirilevyjen takaisinporaus on toimenpide, jossa poistetaan tynkä reikien muodostamiseksi, jolloin signaalit voivat siirtyä levyn kerroksesta toiseen. (Tynkät aiheuttavat heijastuksia, sirontaa, viiveitä ja muita ongelmia signaalin siirron aikana, mikä vääristää signaalia.) Poraaminen kontrolloidussa syvyydessä vaatii monimutkaista taitoa. Monikerroksisten piirilevyjen, kuten 12-kerroksisten levyjen, valmistus edellyttää ensimmäisen kerroksen yhdistämistä yhdeksänteen kerrokseen. Yleensä poraamme läpireiät vain kerran ennen läpivientien pinnoitusta. Ensimmäinen ja 12. kerros on siis välittömästi yhdistetty toisiinsa. Todellisuudessa ensimmäinen kerros tarvitsee vain yhdistää yhdeksänteen kerrokseen. Koska 10. ja 12. kerroksen välillä ei ole johtoja, ne muistuttavat pylväitä. Tällä pylväällä on vaikutusta signaalireittiin ja se voi vaarantaa tiedonsiirtosignaalin eheyden. Siksi ylimääräisen pylvään (teollisuudessa STUB) vastakkaiselle puolelle porattiin toissijainen reikä.
Tästä johtuen sitä kutsutaan takaisinporaukseksi, mutta se on tyypillisesti vähemmän puhdasta kuin poraaminen, koska seuraava vaihe elektrolysoi kuparia ja poran kärki on myös terävä. Jätämme siksi hyvin pienen kärjen; tämän jäljelle jäävän tynkän pituutta kutsutaan B-arvoksi, ja se vaihtelee tyypillisesti 50–150 UM:n välillä.
Piirilevyjen takareikätekniikka
Suurtaajuussovellusten signaalihäviöiden vähentämiseksi tarvitaan kerrosten välille läpivientireikä, jotta signaali voi kulkea niiden läpi siirtyessään kerroksesta toiseen. Ylimääräisen kuparin poistaminen tästä reiästä on suositeltavaa tässä sovelluksessa, koska se toimii antennina ja vaikuttaa siirtoon, jos signaalin on määrä kulkea kerroksesta yksi kerrokseen kaksi esimerkiksi 20-kerroksisessa piirilevyssä.
Signaalin vakauden parantamiseksi poraamme reiän "ylimääräisen" kuparin pois takareiän avulla (kontrolloitu syvyys z-akselilla). Ihannetapauksessa tynkä (tai "ylimääräinen" kupari) on mahdollisimman lyhyt. Takareiän koon tulisi olla tyypillisesti 0,2 mm suurempi kuin vastaavan läpiviennin halkaisija.
Thetakaporausprosessi poistaa tynkätpinnoitetuista läpivientirei'istä (via). Tukit ovat tarpeettomia /käyttämättömät osat läpivienneistä, jotka ulottuvat pidemmälle kuin viimeinen yhdistetty sisäkerros.
Tyngät voivat johtaaheijastukset, sekäkapasitanssin, induktiivisuuden ja impedanssin häiriötNämä epäjatkuvuusvirheet muuttuvat kriittisiksi etenemisnopeuden kasvaessa.
Takalevytja erityisesti paksut piirilevyt kestävätmerkittäviä signaalin eheyshäiriöitätynkien kautta. Sillä Korkeataajuiset piirilevyt(esim. impedanssin säädöllä), vastaporauksen soveltaminen sekäsokeat ja haudatut reiät, voi olla osa ratkaisua.
Takaporaa voidaan käyttääminkä tahansa tyyppinen piirilevyjoissa pätkät aiheuttavat signaalin eheyden heikkenemistä, minimaalisilla suunnittelu- ja asettelunäkökohdilla. Sitä vastoin sokeita reikiä käytettäessä kuvasuhde on pidettävä mielessä.
Piirilevyn takaisinporauksen ominaisuudet
Takaporauksen edut
● Vähennä kohinahäiriöitä ja determinististä jitteriä;
● Parantaa signaalin eheyttä;
● Paikallinen paksuuden ohennus;
● Vähennä haudattujen ja sokeiden läpivientien käyttöä ja vaikeuta piirilevyjen tuotantoa;
● Alhaisempi bittivirhesuhde (BER);
● Pienempi signaalin vaimennuksen ja parannetun impedanssin sovituksen ansiosta;
● Minimaalinen vaikutus suunnitteluun ja asetteluun;
● Suurempi kanavan kaistanleveys;
● Suuremmat tiedonsiirtonopeudet;
● vähentyneet EMI/EMC-päästöt liittimen päästä;
● Resonanssimoodien vähentynyt heräte;
● Vähentynyt kautta-kautta -ylikuuluminen;
● Pienemmät kustannukset kuin peräkkäisillä laminoinneilla.
Takaporauksen haittapuoli
Korkeissa signaaleissa on usein ongelmia, jotka saattavat liittyä tynkien vajaakäyttöön. Tarkastellaanpa tarkemmin muutamia tynkiin liittyviä ongelmia.
Jitter Deterministic:
Molemmat kellot ovat ajoituskelloja, ja aikavirheen määrää kutsutaan jitteriksi. Peitevärinä on niin sanottu säännöllinen (eli rajoitettu) ajallinen muutos.
Signaalin vaimennus:
Kun ääntä vaimenee, sen voimakkuus heikkenee ja pulssi heikkenee.
Sähkömagneettisten häiriöiden säteily:
Läpivientiä voidaan käyttää antennina, joka säteilee sähkömagneettista häiriöitä.
Yleiset ominaisuudet
● Useimmiten takana on jäykät levyt;
● Käytetään yleensä 8 kerroksessa tai enemmän;
● Levyn paksuus on yli 2,5 mm;
● Pienin kiinnityskoko on 0,3 mm;
● Takaporan reikä on 0,2 mm suurempi kuin läpiviennit;
● Takaporan syvyyden toleranssi +/- 0,05 MM.
Minkä tyyppinen piirilevy tarvitsee takareiän?
Piirilevyn reiät porataan tyypillisesti levyn läpi (ylhäältä alas). Jos läpivientireikien yhdistävä johdin on lähellä ylintä kerrosta (tai alimmaista kerrosta), piirilevyn yhteenliitäntälinkin läpivientireiässä on haarautumispiste, mikä vaikuttaa signaalin laatuun ja aiheuttaa heijastuksia. Nopeammin kulkeviin signaaleihin tämä ilmiö vaikuttaa enemmän.
Korkealaatuisen signaalinsiirron saavuttamiseksi on yleisesti ymmärretty, että piirilevyn piiriradan, jonka signaalit kulkevat noin 1 Gbps:n nopeudella, on sisällettävä takareikäsuunnittelu. Nopeiden yhteyslinjojen suunnittelu vaatii luonnollisesti järjestelmäsuunnittelua, eikä se ole niin yksinkertaista kuin miltä se saattaa näyttää. Jos järjestelmän yhteenliitäntälinkit eivät ole liian pitkiä tai sirun aseman kapasiteetti on riittävän vahva, signaalin laatu voi olla virheetön ilman takareikäsuunnittelua. Siksi järjestelmän yhteenliitäntälinkkien simulointi on tarkin menetelmä sen määrittämiseksi, tarvitaanko takareikäsuunnittelua vai ei.
Saatat olla tietoinen siitä, että takaisinporaustekniikan lisäksi voidaan käyttää myös erilaisia rakennusmenetelmiä tynkän pituuden lyhentämiseksi tai optimoimiseksi. Näitä ovat erilaiset pinoamisjärjestelyt, joissa piirilevyjälkiä siirretään lähempänä läpivientitynkän päätä oleville kerroksille, laserilla poratut läpiviennit (mikroläpiviennit) tai sokeat ja maahan haudatut läpiviennit. Lisäksi, koska korkeataajuisilla (yli 3 GHz) piirilevyillä käytetään muita menetelmiä signaalin heijastumisen vähentämiseksi, takaisinporausta ei tarvita.
Nämä lähestymistavat eivät kuitenkaan ole aina käytännöllisiä valmistuslaitoksen ja kustannusten näkökulmasta signaalihäviön vähentämiseksi monissa tiheissä piirilevyissä tai takalevyissä/keskitasoissa. Siksi ainoa käytännöllinen vaihtoehto on porata läpivientikappale takaisinpäin. Kun umpireiät eivät ole vaihtoehto, takaisinpäin poraaminen on välttämätöntä korkeataajuisilla (yli 1 GHz 3 GHz:n sisällä) piirilevyillä.
Ja koska piirilevyllä on niin monta kerrosta, joitakin reikiä ei voida suunnitella sokkorei'iksi (esimerkiksi 16-kerroksisessa piirilevyssä joidenkin läpivientireikien on oltava yhteydessä kerroksiin 1–10 ja toisen läpivientireiän on oltava yhteydessä kerroksiin 7–16; tämä rakenne ei sovellu sokkorei'ille, mutta se soveltuu takarei'ille).
Miten piirilevyn takareikä porataan?
Takaporauksen prosessi
1. Paikanna ensimmäinen porausreikä käyttämällä piirilevyn mukana toimitettua kohdistusreikää.
2. Ennen pinnoitusta tiivistä reikä kuivalla kalvolla.
3. Jauhele reikä kuparilla ohjauspiirin luomiseksi.
4. Luo ulkoinen grafiikka piirilevylle.
5. Ulkokerroksen kuvion luomisen jälkeen grafiikkalevy asennetaan piirilevylle. Ennen tätä prosessia on tärkeää tiivistää sijoitusreikä kuivalla kalvolla.
6. Käytä ensimmäisen porauksen sijoitusreikiä takimmaisen porauksen kohdistamiseen ja poraa sitten poranterällä galvanoidut reiät, jotka vaativat tätä toimenpidettä.
7. Viimeisen porauksen jälkeen levy on puhdistettava mahdollisten porausjäämien poistamiseksi.
8. Kun piirilevy on validoitu ja signaalin eheys on parantunut, kiinnitä tarkkaa huomiota siihen, suoritetaanko poraustoimenpide asianmukaisesti.
Testaa takaharjoitukset
Kun jyrsintä on valmis, meidän on varmistettava, että takaporat on asetettu oikein. Vahvistaaksemme tämän, kytke kaikki kerrokset päälle. Näet, että reikien reunassa on kaksi väriä. Ensimmäinen eli aloituskerros näkyy punaisena, kun taas viimeinen kerros näkyy sinisenä. Takareiät on helppo erottaa muista reikistä. Vain takareiät näkyvät kahdella värillä.
Valitse päävalikosta sijainti napsauttamalla Poraustaulukkoa nähdäksesi kuinka monta Via-, PTH- ja muuta uistelua on tehty.
Takaporauksen tekniset vaikeudet.
1.Takaporauksen syvyyden säätö
Sokeiden läpivientien tarkan työstön kannalta takaporaussyvyyden hallinta on ratkaisevan tärkeää. Takaporaussyvyyden toleranssiin vaikuttavat suuresti takaporauslaitteiden tarkkuus ja porausaineen paksuustoleranssi. Takaporaustarkkuuteen voivat kuitenkin vaikuttaa myös ulkoiset muuttujat, kuten porausvastus, poran kärjen kulma, kansilevyn ja mittauslaitteen välinen kosketusvaikutus sekä levyn vääntyminen. Parhaan tuloksen saavuttamiseksi ja takaporauksen tarkkuuden hallitsemiseksi on ratkaisevan tärkeää valita oikeat porausmateriaalit ja -tekniikat tuotannon aikana. Suunnittelijat voivat taata korkealaatuisen signaalinsiirron ja välttää signaalin eheysongelmia hallitsemalla takaporauksen syvyyttä huolellisesti.
2. Takaporauksen tarkkuuden säätö
Tarkka takaisinporauksen ohjaus on ratkaisevan tärkeää piirilevyn laadunvalvonnalle myöhemmissä prosesseissa. Takaisinporaus tarkoittaa toissijaista porausta alkuperäisen poran reiän halkaisijan perusteella, ja toissijaisen porauksen tarkkuus on ratkaisevan tärkeää. Toissijaisen porauksen sattumanvaraisuuteen voivat vaikuttaa useat muuttujat, kuten levyn laajeneminen ja supistuminen, koneen tarkkuus ja poraustekniikat. On tärkeää varmistaa, että takaisinporausprosessi on tarkasti ohjattua porausta virheiden minimoimiseksi ja ihanteellisen signaalinsiirron ja eheyden ylläpitämiseksi.
Tärkein ja haastavin vaihe on poraus, koska pienikin virhe voi aiheuttaa merkittäviä vaurioita. Ennen tilauksen tekemistä sinun tulee ottaa huomioon piirilevyvalmistajan taidot. Richfulljoy tarjoaa takarei'itettyjä piirilevyjä edulliseen hintaan ja on erikoistunut piirilevyprototyyppien kokoonpanoon. Etujamme ovat nopeat toimitusajat ja korkea luotettavuus. Richfulljoy, tunnettu piirilevyvalmistaja Kiinassa, omaa kaikki tarvittavat tiedot ja taidot auttaakseen sinua. Jos sinulla on ehdotuksia piirilevykokoonpanosta tai prototyypistä, ota meihin yhteyttä: mkt-2@rich-pcb.com
