קידוח עומק מבוקר בייצור PCB: קידוח אחורי מהו קידוח אחורי ב-PCB?
קידוח אחורי בלוחות חיווט מודפסים רב-שכבתיים הוא הליך של הסרת הקטע כדי לייצר ויא, המאפשר לאותות לעבור משכבה אחת של הלוח לאחרת. (הקטעים ייצרו השתקפות, פיזור, עיכוב ובעיות אחרות במהלך שידור האות, מה שיגרום לעיוות האות.) קידוח בעומק מבוקר דורש מיומנות מורכבת. ייצור מעגלים רב-שכבתיים, כגון לוחות בני 12 שכבות, דורש חיבור השכבה הראשונה לשכבה התשיעית. בדרך כלל, אנו קודחים חורים דרך פעם אחת בלבד לפני ציפוי ה-via. הקומה הראשונה והקומה ה-12 מחוברות באופן מיידי. למעשה, הקומה הראשונה צריכה להיות מחוברת רק לקומה התשיעית. מכיוון שאין חוטים המחברים את הקומה ה-10 עד ה-12, הם דומים לעמודים. לעמוד זה יש השפעה על נתיב האות ועלול לפגוע בשלמות אות התקשורת. לכן, נקדח חור משני בצד הנגדי של העמוד הנוסף (המכונה STUB בתעשייה).
כתוצאה מכך, זה ידוע כקידוח אחורי, אולם זה בדרך כלל פחות נקי מקידוח מכיוון שהשלב הבא יעשה אלקטרוליזה של נחושת וגם קצה המקדח חד. לכן נשאיר נקודה קטנה מאוד; אורך ה-STUB הנותר הזה ידוע כערך B, והוא בדרך כלל נע בין 50 ל-150 מיקרון.
טכנולוגיית PCB קידוח אחורי
בשל הצורך להפחית את אובדן האות עבור יישומים בתדר גבוה, נדרש חור המחבר את השכבות כדי שהאות יזרום דרכו כשהוא נע מאחת לשנייה. מומלץ להסיר את עודפי הנחושת מחור זה עבור יישום זה מכיוון שהוא פועל כאנטנה ומשפיע על השידור אם האות אמור לזרום משכבה ראשונה לשכבה שתיים בלוח בעל 20 שכבות, לדוגמה.
על מנת להשיג יציבות אות טובה יותר, אנו קודחים את הנחושת ה"עודפת" בחור באמצעות קידוח אחורי (עומק מבוקר בציר z). התוצאה האידיאלית היא שהקטע (או הנחושת ה"עודפת") יהיה קצר ככל האפשר. בדרך כלל, גודל הקידוח האחורי צריך להיות גדול ב-0.2 מ"מ מהויה המתאים.
התהליך קידוח אחורי מסיר סדקיםמחורים עוברים מצופים (ויאס). שקעים הם המיותרים /חלקים בלתי מנוצלים של ויא, אשר משתרעות מעבר לשכבה הפנימית המחוברת האחרונה.
סדקים יכולים להוביל להשתקפויות, כמו גםהפרעות של קיבולת, אינדוקטיביות ועכבהשגיאות אי-רציפות אלו הופכות לקריטיות עם העלייה במהירות ההתפשטות.
לוחות אחורייםומעגלים מודפסים עבים בפרט, יכולים לעמודהפרעות משמעותיות בשלמות האותדרך בדליפים. עבור מעגלים מודפסים בתדירות גבוהה(למשל עם בקרת עכבה), יישום של קידוח אחורי, כמו גם יישום שלויאסים עיוורים וקבורים, יכול להיות חלק מהפתרון.
ניתן ליישם קידוח אחורי עלכל סוג של מעגל מודפסכאשר קטעים קצרים גורמים לפגיעה בשלמות האות, תוך שיקולי עיצוב ופריסה מינימליים. לעומת זאת, בעת שימוש בוויות עיוורות, יש לזכור את יחס הממדים.
תכונות של קידוח גב PCB
יתרונות קידוח אחורי
● הפחתת הפרעות רעש וריצוד דטרמיניסטי;
● שיפור שלמות האות;
● הפחתת עובי מקומית;
● צמצום השימוש במעברים קבורים ועיוורים והפחתת הקושי בייצור PCB;
● שיעור שגיאות סיביות (BER) נמוך יותר;
● פחות הנחתה של האות עם התאמת עכבה משופרת;
● השפעה מינימלית על העיצוב והפריסה;
● רוחב פס מוגבר של הערוץ;
● קצבי נתונים מוגברים;
● פליטות EMI/EMC מופחתות מקצה החיבור;
● עירור מופחת של אופני תהודה;
● צמצום מעבר בין ויה לויה;
● עלויות נמוכות יותר מאשר למינציות סדרתיות.
החיסרון של קידוח אחורי
אותות גבוהים לעיתים קרובות סובלים מבעיות שעשויות להיות קשורות לניצול לא מספק באמצעות קטעי קוד (stubs). בואו נבחן מקרוב כמה מהבעיות עם הקטעים.
ריצוד דטרמיניסטי:
שני השעונים הם שעוני תזמון, וכמות שגיאת הזמן מכונה ריצוד. ריצוד מרתיע הוא מה שמכונה שינוי זמני רגיל (כלומר, מוגבל).
הנחתה של האות:
כאשר צליל נחלש, עוצמתו פוחתת והדופק נחלש.
קרינה מ-EMI:
ניתן להשתמש בקטע ויה כאנטנה, המקרין EMI.
מאפיינים כלליים
● לרוב יש לוחות קשיחים בגב;
● משמש בדרך כלל על 8 שכבות ומעלה;
● עובי הלוח מעל 2.5 מ"מ;
● גודל אחיזה מינימלי הוא 0.3 מ"מ;
● קידוח אחורי גדול ב-0.2 מ"מ מהוויות;
● סובלנות לעומק קידוח אחורי +/- 0.05 מ"מ.
איזה סוג של PCB צריך קידוח אחורי?
בדרך כלל, חורי לוח המעגל המודפס (PCB) נקדחים דרך הלוח (מלמעלה למטה). אם המסלול המחבר את חורי ה-via קרוב לשכבה העליונה (או השכבה התחתונה), הדבר יגרום לסתעפות עצומה בחור ה-via של חיבור המעגל המודפס, דבר שישפיע על איכות האות ויגרום להחזרים. אותות הנעים בקצב מהיר יותר מושפעים יותר מהשפעה זו.
על מנת להשיג איכות העברת אותות גבוהה, מקובל להבין כי יש לקחת בחשבון את מסלול המעגל בלוח המעגל המודפס עם אותות בקצב של כ-1 ג'יגה-ביט לשנייה, תוך תכנון קידוח אחורי. כמובן, תכנון קווי קישוריות במהירות גבוהה דורש הנדסת מערכת ואינו פשוט כפי שהוא עשוי להיראות. אם קישורי החיבור של המערכת אינם ארוכים מדי או שיכולת ההינע של השבב חזקה מספיק, איכות האות עשויה להיות ללא דופי ללא כל קידוח אחורי. לכן, סימולציית קישורי חיבור מערכת היא השיטה המדויקת ביותר לקביעת האם נדרש קידוח אחורי או לא.
ייתכן שאתם מודעים לכך שבנוסף לטכנולוגיית קידוח אחורי, ניתן להשתמש גם בשיטות בנייה שונות כדי להפחית או לייעל את אורך הקטע. אלה כוללים סידורי ערימה שונים, שבהם עקבות מסלול המעגל מועברות לשכבות הקרובות יותר לקצה קטע ה-via, חורי ויה (microvias) הנקדחים בלייזר, או ויה עיוורת וקבורה. בנוסף, מכיוון ששיטות אחרות משמשות כדי להפחית את החזרת האות על לוחות בתדר גבוה (גבוה מ-3GHz), קידוח אחורי אינו נדרש.
עם זאת, גישות אלו אינן תמיד מעשיות מנקודת מבט של מפעל ייצור ועלויות כדי להפחית את אובדן האות בלוחות מודפסים רבים בעלי צפיפות גבוהה או מישורי אחוריים/מישורי אמצע. לכן, האפשרות המעשית היחידה היא לקדוח בחזרה את חורי הויה. כאשר חורי ויה עיוורים אינם אופציה, קידוח בחזרה הופך להיות הכרחי עבור לוחות בתדר גבוה (מעל 1GHz בתוך 3GHz).
ומכיוון שלמעגל מודפס (PCB) יש כל כך הרבה שכבות, חלק מהחורים לא ניתנים לתכנון כחורים עיוורים (לדוגמה, במעגל מודפס בעל 16 שכבות, חלק מחורי ה-Via חייבים להתחבר לשכבות 1 עד 10 וחור Via אחר חייב להתחבר לשכבות 7 עד 16; עיצוב זה אינו מתאים לחורים עיוורים אך מתאים לקידוח אחורי).
איך לבצע קידוח אחורי של PCB?
תהליך הקידוח האחורי
1. כדי לאתר את חור הקידוח הראשון, השתמש בחור המיקום המצורף בלוח המעגלים המודפס.
2. לפני הציפוי, השתמש בקרום יבש כדי לאטום את חור המיקום.
3. מרחו את החור בנחושת כדי ליצור מעגל מנחה.
4. צור גרפיקה חיצונית על גבי המעגל המודפס.
5. לאחר יצירת תבנית שכבה חיצונית, לוח המסך יותקן על גבי המעגל המודפס (PCB). לפני תהליך זה, חשוב מאוד לאטום את חור ההרכבה באמצעות ממברנה יבשה לפני תחילת התהליך.
6. השתמשו בחורי המיקום של הקידוח הראשון כדי ליישר את הקידוח האחורי, לאחר מכן השתמשו במקדח כדי לקדוח את החורים המצופים באלקטרוליטי הדורשים הליך זה.
7. לאחר הקידוח הסופי, יש לנקות את הלוח כדי להיפטר מכל שאריות מקדחים פוטנציאליות.
8. לאחר אימות הלוח ושיפור שלמות האות, יש לשים לב היטב האם פעולת הקידוח מתבצעת כראוי.
בדוק את תרגילי הגב
לאחר סיום הניתוב, עלינו לוודא שהקדחים האחוריים הוגדרו כראוי. כדי לאמת זאת, הפעילו את כל השכבות. תראו שלשפת הוויות יש שני צבעים. השכבה הראשונה או השכבה ההתחלתית מוצגת באדום, בעוד שהשכבה הסופית מוצגת בכחול. קל להבחין בין הוויות שנקדחו לאחור לבין הוויות האחרות. רק הוויות שנקדחו לאחור גלויות בשני צבעים.
לחץ על טבלת התרגילים לאחר בחירת המיקום מהתפריט הראשי כדי לגלות כמה טרולים של ויאס, PTH וטרולים אחרים בוצעו.
קשיים טכניים בתהליך קידוח אחורי.
1.בקרת עומק קידוח אחורי
לעיבוד מדויק של ויא עיוורות, בקרת עומק קידוח אחורי היא קריטית. סבילות עומק קידוח אחורי מושפעת במידה רבה מדיוק ציוד קידוח האחורי וסבילות עובי המדיום. עם זאת, דיוק קידוח אחורי יכול להיות מושפע גם ממשתנים חיצוניים כגון התנגדות קידוח, זווית קצה הקידוח, אפקט המגע בין לוח הכיסוי למכשיר המדידה ועיוות הלוח. כדי לקבל את התוצאות הטובות ביותר ולנהל את דיוק הקידוח האחורי, חיוני לבחור את חומרי וטכניקות הקידוח הנכונים במהלך הייצור. מתכננים יכולים להבטיח העברת אות באיכות גבוהה ולהימנע מבעיות שלמות אות על ידי ניהול קפדני של עומק הקידוח האחורי.
2. בקרת דיוק קידוח אחורית
בקרת קידוח אחורי מדויקת היא קריטית לבקרת איכות של מעגל מודפס (PCB) בתהליכים עוקבים. קידוח אחורי כרוך בקידוח משני המבוסס על קוטר החור של הקידוח הראשוני, ודיוק הקידוח המשני הוא קריטי. דיוק ההתאמה של הקידוח המשני יכול להיות מושפע ממספר משתנים, כגון התפשטות והתכווצות הלוח, דיוק המכונה וטכניקות קידוח. חיוני לוודא שתהליך הקידוח האחורי הוא קידוח מבוקר במדויק על מנת למזער שגיאות ולשמור על העברת אותות ושלמות אידיאליות.
השלב החשוב והמאתגר ביותר הוא קידוח, מכיוון שאפילו טעות קלה עלולה לגרום נזק משמעותי. לפני ביצוע הזמנה, עליך לשקול את כישורי יצרן המעגלים המודפסים. Richfulljoy מציעה לוחות עם קידוח אחורי במחירים נוחים ומתמחה בהרכבת אבות טיפוס של מעגלים מודפסים. היתרונות שלנו כוללים זמני אספקה מהירים ואמינות גבוהה. Richfulljoy, יצרנית מעגלים מודפסים ידועה בסין, מחזיקה בכל הידע והיכולות הנדרשים כדי לסייע לך. אם יש לך הצעות להרכבת מעגל מודפס או אב טיפוס, אנא צור איתנו קשר: mkt-2@rich-pcb.com
