Perçage à profondeur contrôlée dans la fabrication de circuits imprimés : Perçage arrière ; qu’est-ce que le perçage arrière sur un circuit imprimé ?

Le perçage arrière des circuits imprimés multicouches consiste à retirer les plots de connexion pour créer des vias, permettant ainsi le passage des signaux d'une couche à l'autre. (Les plots de connexion engendrent des réflexions, de la diffusion, des retards et d'autres problèmes lors de la transmission du signal, ce qui peut le déformer.) Percer à une profondeur contrôlée exige une grande précision. La fabrication de circuits imprimés multicouches, comme les cartes à 12 couches, nécessite de connecter la première à la neuvième couche. Généralement, on perce les trous traversants une seule fois avant le métallage des vias. La première et la douzième couche sont ainsi directement connectées. En réalité, seule la première couche doit être connectée à la neuvième. Comme aucun fil ne relie les couches 10 à 12, celles-ci ressemblent à des piliers. Ces piliers ont un impact sur le trajet du signal et peuvent compromettre son intégrité. C'est pourquoi un second trou est percé du côté opposé de ces piliers (appelés « tub » dans le secteur).

Par conséquent, on parle de perçage en biseau. Cependant, cette opération est généralement moins propre que le perçage classique, car l'étape suivante provoque l'électrolyse d'une partie du cuivre et la pointe du foret est également tranchante. On laisse donc une très petite pointe ; la longueur de ce résidu est appelée valeur B et se situe généralement entre 50 et 150 µm.

Technologie de perçage arrière des circuits imprimés

Pour les applications haute fréquence, il est nécessaire de réduire les pertes de signal. Un trou traversant reliant les couches est donc indispensable pour permettre la circulation du signal d'une couche à l'autre. Il est recommandé de supprimer le surplus de cuivre de ce trou, car celui-ci agit comme une antenne et affecte la transmission, par exemple si le signal doit circuler de la couche 1 à la couche 2 d'une carte à 20 couches.

Pour une meilleure stabilité du signal, on élimine le cuivre excédentaire du trou par forage arrière (profondeur contrôlée selon l'axe z). L'idéal est que ce cuivre soit le plus court possible. Généralement, le diamètre du forage arrière doit être supérieur de 0,2 mm à celui du via correspondant.

LeLe procédé de contre-perçage élimine les moignons.à partir de trous métallisés (vias). Les stubs sont les éléments inutiles /portions inutilisées des vias, qui s'étendent au-delà de la dernière couche interne connectée.
Les stumps peuvent mener àréflexions, ainsi queperturbations de capacité, d'inductance et d'impédanceCes erreurs de discontinuité deviennent critiques lorsque la vitesse de propagation augmente.
Fonds de panieret les cartes de circuits imprimés épaisses en particulier, peuvent endurerperturbations importantes de l'intégrité du signalpar des souches. Pour Circuits imprimés haute fréquence(par exemple avec le contrôle d'impédance), l'application du forage arrière, ainsi que l'application deviaducs aveugles et enterrés, peut faire partie de la solution.
Le foret arrière peut être appliqué àtout type de carte de circuit impriméLà où les stubs dégradent l'intégrité du signal, les contraintes de conception et d'implantation sont minimes. En revanche, avec les vias borgnes, le rapport d'aspect doit être pris en compte.

Caractéristiques du perçage arrière des circuits imprimés

Avantages du forage arrière

● Réduire les interférences de bruit et la gigue déterministe ;

● Améliorer l’intégrité du signal ;

● Réduction locale de l'épaisseur ;

● Réduire l’utilisation des vias enterrés et borgnes et réduire la difficulté de production des PCB ;

● Taux d’erreur binaire (TEB) plus faible ;

● Atténuation du signal réduite grâce à une meilleure adaptation d'impédance ;

● Impact minimal sur la conception et l'agencement ;

● Augmentation de la bande passante du canal ;

● Augmentation des débits de données ;

● réduction des émissions EMI/EMC provenant de l'extrémité du stub ;

● Excitation réduite des modes de résonance ;

● Réduction de la diaphonie entre les vias ;

● Coûts inférieurs à ceux des laminations séquentielles.

Inconvénient du forage dorsal

Les signaux de haute qualité présentent fréquemment des problèmes qui pourraient être liés à une sous-utilisation des stubs. Examinons de plus près certains de ces problèmes.

Déterministe de la gigue: 
Les deux horloges sont synchronisées, et l'amplitude de l'erreur temporelle est appelée gigue. Une gigue acceptable correspond à une modification temporelle régulière (c'est-à-dire limitée).

Atténuation du signal :
Lorsqu'un son est atténué, son intensité diminue et l'impulsion devient plus faible.

Rayonnement dû aux interférences électromagnétiques:

Un stub de via peut être utilisé comme antenne, rayonnant des interférences électromagnétiques.

Caractéristiques générales 

● La plupart sont constitués de panneaux rigides à l'arrière ;

● Normalement utilisé sur 8 couches ou plus ;

● L'épaisseur du panneau est supérieure à 2,5 mm ;

● Taille minimale de maintien : 0,3 mm ;

● Le foret arrière est 0,2 mm plus grand que les vias ;

● Tolérance de la profondeur de perçage arrière +/- 0,05 mm.

Quel type de circuit imprimé nécessite un perçage arrière ?

En général, les trous des circuits imprimés sont percés de part en part (de haut en bas). Si la piste reliant les vias est proche de la couche supérieure (ou inférieure), cela provoque une bifurcation au niveau du via, ce qui affecte la qualité du signal et engendre des réflexions. Les signaux rapides sont davantage affectés par ce phénomène.

Pour obtenir une transmission de signal de haute qualité, il est généralement admis que les pistes de circuit imprimé, avec des signaux à un débit d'environ 1 Gbit/s, doivent être conçues avec un perçage arrière. Bien entendu, la conception de lignes de connectivité à haut débit exige une expertise en ingénierie système et n'est pas aussi simple qu'il n'y paraît. Si les liaisons d'interconnexion du système ne sont pas trop longues ou si la capacité de pilotage de la puce est suffisante, la qualité du signal peut être optimale sans perçage arrière. Par conséquent, la simulation des liaisons d'interconnexion du système est la méthode la plus précise pour déterminer si un perçage arrière est nécessaire.

Vous savez peut-être qu'en plus de la technologie de perçage arrière, diverses méthodes de fabrication permettent de réduire ou d'optimiser la longueur du stub. Parmi celles-ci, on peut citer différentes configurations d'empilement, où les pistes du circuit sont décalées vers des couches plus proches de l'extrémité du stub, les vias percés au laser (microvias) ou encore les vias borgnes et enterrés. De plus, d'autres méthodes étant utilisées pour réduire la réflexion du signal sur les cartes haute fréquence (supérieure à 3 GHz), le perçage arrière n'est pas nécessaire.

Cependant, ces approches ne sont pas toujours pratiques, du point de vue de la production et des coûts, pour réduire la perte de signal sur de nombreux circuits imprimés haute densité ou fonds de panier/médiums. La seule solution pratique consiste alors à percer l'extrémité du via par l'arrière. Lorsque les vias borgnes ne sont pas envisageables, le perçage par l'arrière devient indispensable pour les cartes haute fréquence (supérieure à 1 GHz à l'intérieur de cartes à 3 GHz).

Et comme le circuit imprimé comporte de nombreuses couches, certains trous ne peuvent pas être conçus comme des trous borgnes (par exemple, sur un circuit imprimé à 16 couches, certains trous de via doivent se connecter aux couches 1 à 10 et un autre trou de via doit se connecter aux couches 7 à 16 ; cette conception ne convient pas aux trous borgnes mais convient au perçage arrière).

Comment effectuer le perçage arrière d'un circuit imprimé ?

Le processus de forage arrière

1. Pour localiser le premier trou de perçage, utilisez le trou de positionnement fourni sur le circuit imprimé.

2. Avant le placage, utilisez une membrane sèche pour sceller le trou de positionnement.

3. Remplir le trou de poudre de cuivre pour créer un circuit de guidage.

4. Créez un graphisme extérieur sur le circuit imprimé.

5. Après la création du motif de la couche externe, le circuit imprimé sera réalisé sur le PCB. Avant cette étape, il est essentiel de sceller les trous de placement avec une membrane sèche.

6. Utilisez les premiers trous de positionnement pour aligner le perçage arrière, puis utilisez le foret pour percer les trous électroplaqués qui nécessitent cette procédure.

7. Après le perçage final, la planche doit être nettoyée afin d'éliminer tout résidu de foret éventuel.

8. Une fois la carte validée et l'intégrité du signal améliorée, veillez à ce que l'opération de forage soit effectuée correctement.

Testez les exercices pour le dos 

Une fois le routage terminé, il est impératif de vérifier que les vias arrière sont correctement positionnés. Pour ce faire, activez tous les calques. Vous constaterez que le bord des vias présente deux couleurs : rouge pour le calque de départ et bleu pour le calque final. Les vias arrière se distinguent aisément des autres grâce à leur double coloration.

Cliquez sur « Tableau de perçage » après avoir sélectionné l'emplacement dans le menu principal pour savoir combien de vias, de PTH et autres perçages ont été effectués.

Difficultés techniques du processus de forage arrière.

1.Contrôle de la profondeur de forage arrière
Pour un traitement précis des vias borgnes, le contrôle de la profondeur de perçage arrière est crucial. La tolérance de cette profondeur dépend largement de la précision de l'équipement de perçage et de la tolérance d'épaisseur du support. La précision du perçage arrière peut également être affectée par des variables externes telles que la résistance du foret, l'angle de sa pointe, l'effet de contact entre la carte de recouvrement et l'appareil de mesure, ainsi que la déformation de la carte. Afin d'obtenir des résultats optimaux et de maîtriser la précision du perçage arrière, il est essentiel de choisir les matériaux et les techniques de perçage appropriés lors de la production. En contrôlant rigoureusement la profondeur de perçage arrière, les concepteurs peuvent garantir une transmission du signal de haute qualité et éviter les problèmes d'intégrité du signal.

2. Contrôle de la précision du perçage arrière
Un contrôle précis du perçage de retour est crucial pour le contrôle qualité des circuits imprimés lors des étapes de fabrication ultérieures. Le perçage de retour consiste en un second perçage basé sur le diamètre du trou initial, et sa précision est primordiale. Cette précision peut être affectée par plusieurs variables, telles que la dilatation et la contraction du circuit imprimé, la précision de la machine et les techniques de perçage. Il est donc essentiel de garantir un contrôle précis du perçage de retour afin de minimiser les erreurs et de maintenir une transmission et une intégrité optimales du signal.

L'étape la plus importante et la plus délicate est le perçage, car même une légère erreur peut entraîner des dommages considérables. Avant de passer commande, il est essentiel de prendre en compte le savoir-faire du fabricant de circuits imprimés. Richfulljoy propose des cartes pré-percées à des prix compétitifs et se spécialise dans l'assemblage de prototypes de circuits imprimés. Nos atouts : des délais de livraison rapides et une fiabilité à toute épreuve. Richfulljoy, fabricant de circuits imprimés reconnu en Chine, possède toutes les compétences et l'expertise nécessaires pour vous accompagner. Pour toute suggestion concernant l'assemblage ou le prototypage de circuits imprimés, veuillez nous contacter à l'adresse suivante : mkt-2@rich-pcb.com