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Analisi della tecnologia di foratura posteriore nella progettazione di PCB ad alta velocità
2020-04-08
Perché è necessario progettare Backdrill?
In primo luogo, i componenti di un collegamento di interconnessione ad alta velocità sono:
① Invio del chip finale (imballaggio e PCB tramite)
② Cablaggio PCB della scheda secondaria
③ Connettore della scheda secondaria
④ Cablaggio PCB della scheda madre
⑤ Connettore della scheda secondaria opposta
⑥ Cablaggio PCB della scheda secondaria lato opposto
⑦ Capacità di accoppiamento CA
⑧ Chip ricevitore (packaging e PCB tramite)
Il collegamento di interconnessione del segnale ad alta velocità dei prodotti elettronici è relativamente complesso e solitamente si verificano problemi di disadattamento dell'impedenza nei diversi punti di connessione dei componenti, con conseguente emissione del segnale.
Punti comuni di discontinuità dell'impedenza nei collegamenti di interconnessione ad alta velocità:
(1) Confezionamento del chip: solitamente, la larghezza del cablaggio del PCB all'interno del substrato di confezionamento del chip è molto più stretta rispetto a quella di un PCB normale, rendendo difficile il controllo dell'impedenza;
(2) PCB via: i PCB via sono solitamente effetti capacitivi con bassa impedenza caratteristica e dovrebbero essere i più focalizzati e ottimizzati nella progettazione PCB;
(3) Connettore: la progettazione del collegamento di interconnessione in rame all'interno del connettore è influenzata sia dall'affidabilità meccanica che dalle prestazioni elettriche, pertanto è opportuno cercare un equilibrio tra i due.
Il foro di via del PCB è solitamente progettato come foro passante (dalla superficie superiore allo strato inferiore). Quando la linea del PCB che collega il foro di via viene instradata più vicino allo strato superiore, si verifica una biforcazione "stub" in corrispondenza del foro di via del collegamento di interconnessione del PCB, che causa riflessione del segnale e ne compromette la qualità. Questa influenza ha un impatto maggiore sui segnali a velocità più elevate.
Introduzione ai metodi di lavorazione del backdrill
La tecnologia di perforazione posteriore si riferisce all'uso di metodi di perforazione con controllo della profondità, utilizzando un metodo di perforazione secondario per forare le pareti del foro di collegamento o del segnale.
Come mostrato nella figura sottostante, dopo aver formato il foro passante, il moncone in eccesso del foro passante del PCB viene rimosso tramite una foratura secondaria dal "lato posteriore". Naturalmente, il diametro della punta di foratura posteriore deve essere maggiore della dimensione del foro passante e il livello di tolleranza di profondità del processo di foratura deve basarsi sul principio di "non danneggiare la connessione tra il foro del PCB e il cablaggio", assicurando che "la lunghezza del moncone rimanente sia la più piccola possibile", ovvero il cosiddetto "controllo di profondità della foratura".
Diagramma schematico della sezione BackDrill passante
Quello sopra è uno schema di una sezione di BackDrill a foro passante. Il lato sinistro è un normale foro passante per il segnale, a destra è riportato uno schema del foro passante dopo il BackDrill, che indica la perforazione dallo strato inferiore fino allo strato del segnale dove si trova la traccia.
La tecnologia di perforazione posteriore può eliminare l'effetto di capacità parassita causato dai monconi delle pareti dei fori, garantendo la coerenza tra il cablaggio e l'impedenza nel foro passante nel collegamento del canale, riducendo la riflessione del segnale e migliorando così la qualità del segnale.
La perforazione a retro è attualmente la tecnologia più conveniente e più efficace per migliorare le prestazioni di trasmissione dei canali. L'utilizzo della tecnologia di perforazione a retro aumenterà in una certa misura i costi di produzione dei PCB.
Classificazione della perforazione posteriore della singola scheda
La foratura posteriore è composta da 2 tipi: foratura posteriore monolaterale e foratura posteriore bilaterale.
La foratura su un solo lato può essere suddivisa in foratura posteriore dalla superficie superiore o inferiore. Il foro PIN del connettore può essere forato solo dal lato opposto alla superficie in cui si trova il connettore. Quando i connettori di segnale ad alta velocità sono disposti sia sulla superficie superiore che su quella inferiore del PCB, è necessaria una foratura posteriore su entrambi i lati.
Vantaggi della perforazione posteriore
1) Ridurre le interferenze acustiche;
2) Migliorare l'integrità del segnale;
3) Lo spessore locale della tavola diminuisce;
4) Ridurre l'uso di vie interrate/cieche per ridurre la difficoltà di produzione dei PCB.
Qual è il ruolo della perforazione posteriore?
La funzione della perforazione posteriore è quella di forare sezioni passanti che non hanno alcuna funzione di connessione o trasmissione per evitare riflessioni, dispersioni, ritardi, ecc. nella trasmissione del segnale ad alta velocità.
Processo di perforazione posteriore
a. Sul PCB sono presenti dei fori di posizionamento, che vengono utilizzati per il primo posizionamento della foratura e per la prima foratura del PCB;
b. Dopo aver praticato il primo foro, galvanizzare il PCB e sigillare con pellicola asciutta il foro di posizionamento prima della galvanizzazione;
c. Creare un motivo esterno sul PCB elettrolitico;
d. Eseguire la galvanizzazione del modello sul PCB dopo aver formato il modello dello strato esterno;
e. Utilizzare il foro di posizionamento utilizzato dalla prima perforazione per il posizionamento della perforazione posteriore e utilizzare una lama per trapano per la perforazione posteriore;
f. Lavare il foro posteriore con acqua per rimuovere eventuali detriti di perforazione rimasti all'interno.
