PCB 제조에서 정밀 심도 드릴링: 후면 드릴링이란 무엇인가?
다층 인쇄 회로 기판에서 백드릴링은 신호가 기판의 한 층에서 다음 층으로 이동할 수 있도록 비아를 만들기 위해 스터브를 제거하는 공정입니다. (스터브는 신호 전송 중에 반사, 산란, 지연 및 기타 문제를 일으켜 신호 왜곡을 초래할 수 있습니다.) 제어된 깊이로 드릴링하는 것은 고도의 기술을 요구합니다. 12층 기판과 같은 다층 회로 기판을 제작하려면 첫 번째 층과 아홉 번째 층을 연결해야 합니다. 일반적으로 관통 비아를 도금하기 전에 관통 구멍을 한 번만 뚫습니다. 따라서 첫 번째 층과 열두 번째 층은 즉시 연결됩니다. 실제로 첫 번째 층은 아홉 번째 층과만 연결하면 됩니다. 열 번째 층과 열두 번째 층 사이에는 연결된 전선이 없기 때문에 마치 기둥처럼 보입니다. 이 기둥은 신호 경로에 영향을 미치고 통신 신호의 무결성을 손상시킬 수 있습니다. 따라서 이 추가 기둥(업계에서는 스터브라고 함)의 반대쪽에 두 번째 구멍을 뚫습니다.
결과적으로 이를 백 드릴링이라고 하지만, 다음 단계에서 구리가 전해되고 드릴 팁이 날카롭기 때문에 일반적으로 일반 드릴링보다 깨끗하지 않습니다. 따라서 아주 작은 끝부분을 남겨두게 되는데, 이 남은 돌출부의 길이를 B값이라고 하며 일반적으로 50~150μm 범위입니다.
PCB 백드릴링 기술
고주파 응용 분야에서 신호 손실을 줄이기 위해서는 신호가 한 층에서 다른 층으로 이동할 수 있도록 층간 연결을 위한 스루홀이 필요합니다. 이 스루홀에서 과도한 구리는 안테나 역할을 하여 신호 전송에 영향을 미치므로, 예를 들어 20층 기판에서 1층에서 2층으로 신호가 흐를 경우, 해당 구리 부분을 제거하는 것이 좋습니다.
신호 안정성을 높이기 위해 백드릴링(Z축 방향 깊이 제어)을 사용하여 구멍의 "과잉" 구리 부분을 제거합니다. 이상적인 결과는 스터브(또는 "과잉" 구리)의 길이가 최대한 짧아지는 것입니다. 일반적으로 백드릴 크기는 해당 비아보다 0.2mm 더 커야 합니다.
그만큼백드릴 공정은 스터브를 제거합니다.도금된 관통 구멍(비아)에서 나온 것입니다. 스터브는 불필요한 부분입니다.비아의 사용되지 않은 부분이는 마지막으로 연결된 내부 레이어보다 더 멀리 확장됩니다.
스텁은 다음과 같은 결과를 초래할 수 있습니다.반사, 게다가용량, 유도율 및 임피던스의 교란이러한 불연속성 오류는 전파 속도가 증가함에 따라 더욱 심각해집니다.
백플레인특히 두꺼운 인쇄회로기판은 이러한 조건을 견딜 수 있습니다.신호 무결성에 심각한 장애 발생스텁을 통해. 고주파 PCB(예: 임피던스 제어) 역천공 적용, 그리고 기타 적용맹관 및 매설 비아그것은 해결책의 일부가 될 수 있습니다.
백드릴은 다음과 같은 경우에 적용할 수 있습니다.모든 종류의 회로 기판스텁은 신호 무결성 저하를 유발하지만 설계 및 레이아웃 고려 사항은 최소화할 수 있습니다. 반면 블라인드 비아를 사용할 때는 종횡비를 고려해야 합니다.
PCB 후면 드릴링의 특징
후면 드릴링의 장점
● 노이즈 간섭 및 결정론적 지터 감소;
● 신호 무결성 향상;
● 국소 두께 감소;
● 매설 비아 및 블라인드 비아의 사용을 줄이고 PCB 생산의 어려움을 완화합니다.
● 비트 오류율(BER) 감소;
● 임피던스 매칭 개선으로 신호 감쇠 감소;
● 디자인 및 레이아웃에 미치는 영향 최소화;
● 채널 대역폭 증가;
● 데이터 전송 속도 향상;
● 스터브 끝단에서 발생하는 EMI/EMC 방출량 감소;
● 공진 모드의 여기 감소;
● 비아 간 누화 감소;
● 순차적 적층 방식보다 비용이 저렴합니다.
후면 드릴링의 단점
높은 신호는 스텁을 통해 제대로 활용되지 않아 문제가 발생하는 경우가 종종 있습니다. 스텁과 관련된 몇 가지 문제점을 자세히 살펴보겠습니다.
지터 결정론적:
두 클록 모두 타이밍을 담당하며, 시간 오차의 양을 지터라고 합니다. 지터 방지란 규칙적인(즉, 제한된) 시간적 변동을 의미합니다.
신호 감쇠:
소리가 감쇠되면 강도가 감소하고 펄스가 약해집니다.
EMI로 인한 방사선:
비아 스터브는 안테나로 사용되어 EMI를 방출할 수 있습니다.
일반적인 특징
● 뒷면은 대부분 단단한 판으로 되어 있습니다.
● 일반적으로 8겹 이상에 사용됩니다.
● 보드 두께가 2.5mm 이상입니다.
● 최소 홀드 크기는 0.3mm입니다.
● 백드릴은 비아보다 0.2mm 더 큽니다.
● 백드릴 깊이 허용 오차 +/- 0.05mm.
어떤 종류의 PCB에 후면 드릴링이 필요합니까?
일반적으로 PCB 기판의 구멍은 위에서 아래로 뚫립니다. 비아 홀을 연결하는 트레이스가 최상층(또는 최하층)에 가까우면 PCB 상호 연결 링크의 비아 홀에서 스터브 분기가 발생하여 신호 품질에 영향을 미치고 반사를 일으킵니다. 특히 빠른 속도로 전송되는 신호일수록 이러한 현상의 영향을 더 크게 받습니다.
고품질 신호 전송을 위해서는 일반적으로 약 1Gbps의 신호 속도를 가진 PCB 기판의 회로 트랙에 백드릴 설계를 고려해야 한다고 알려져 있습니다. 물론 고속 연결 라인 설계는 시스템 엔지니어링을 필요로 하며 생각만큼 간단하지 않습니다. 시스템 상호 연결 링크가 너무 길지 않거나 칩의 구동 능력이 충분히 강하다면 백드릴 없이도 신호 품질에 문제가 없을 수 있습니다. 따라서 시스템 상호 연결 링크 시뮬레이션은 백드릴 필요 여부를 판단하는 가장 정확한 방법입니다.
아시다시피, 백 드릴링 기술 외에도 스터브의 길이를 줄이거나 최적화하기 위해 다양한 제작 방식이 사용될 수 있습니다. 이러한 방식에는 회로 트랙 트레이스를 비아 스터브 끝부분에 더 가까운 레이어로 이동시키는 다양한 스택업 구성, 레이저 드릴링 비아(마이크로비아) 홀, 블라인드 비아 및 매몰 비아 등이 있습니다. 또한, 3GHz 이상의 고주파수 보드에서 신호 반사를 줄이기 위해 다른 방법들이 사용되므로 백 드릴링이 필요하지 않은 경우도 있습니다.
하지만 이러한 접근 방식은 제조 시설 및 비용 측면에서 항상 실용적이지는 않으며, 많은 고밀도 PCB 또는 백플레인/미드플레인에서 신호 손실을 줄이는 데 적합하지 않습니다. 따라서 유일하게 실용적인 선택은 비아 스터브를 뒤쪽으로 드릴링하는 것입니다. 블라인드 비아 홀을 사용할 수 없는 경우, 고주파(3GHz 내부에서 1GHz 이상) 보드에서는 뒤쪽 드릴링이 필수적입니다.
PCB는 레이어가 많기 때문에 일부 홀은 블라인드 홀(예: 16층 PCB에서 일부 비아 홀은 1층부터 10층까지 연결되어야 하고 다른 비아 홀은 7층부터 16층까지 연결되어야 함)로 설계할 수 없습니다. 이러한 설계는 블라인드 홀에는 적합하지 않지만 백 드릴링에는 적합합니다.
PCB 뒷면 드릴링은 어떻게 하나요?
백 드릴링 공정
1. 첫 번째 드릴 구멍의 위치를 정하려면 제공된 PCB의 위치 지정 구멍을 사용하십시오.
2. 도금 전에 건식 막을 사용하여 위치 결정 구멍을 밀봉하십시오.
3. 구멍에 구리 가루를 뿌려 가이드 회로를 만듭니다.
4. PCB에 외부 그래픽을 생성합니다.
5. 외부 레이어 패턴을 생성한 후, 그래픽 보드를 PCB에 구현합니다. 이 과정에 앞서, 배치 홀을 건식 막으로 밀봉하는 것이 매우 중요합니다.
6. 첫 번째 드릴링의 위치 지정 구멍을 사용하여 뒷면 드릴링을 정렬한 다음 드릴 비트를 사용하여 이 절차가 필요한 전기 도금 구멍을 뚫습니다.
7. 마지막 드릴링 작업 후에는 남아 있을 수 있는 드릴 찌꺼기를 제거하기 위해 보드를 청소해야 합니다.
8. 보드 검증 및 신호 무결성 개선이 완료되면 드릴링 작업이 적절하게 수행되고 있는지 면밀히 살펴보십시오.
허리 운동 테스트
라우팅이 완료되면 백드릴이 제대로 설치되었는지 확인해야 합니다. 이를 확인하려면 모든 레이어를 켜십시오. 비아의 테두리에 두 가지 색상이 표시되는 것을 볼 수 있습니다. 첫 번째 레이어(시작 레이어)는 빨간색으로, 마지막 레이어는 파란색으로 표시됩니다. 백드릴 비아는 다른 비아와 쉽게 구분할 수 있습니다. 두 가지 색상으로 표시되는 비아는 백드릴 비아뿐입니다.
메인 메뉴에서 위치를 선택한 후 드릴 테이블을 클릭하면 비아, PTH 및 기타 트롤 작업이 얼마나 수행되었는지 확인할 수 있습니다.
후방 드릴링 공정의 기술적 어려움.
1.후방 드릴링 깊이 제어
블라인드 비아를 정확하게 처리하려면 백 드릴링 깊이 제어가 매우 중요합니다. 백 드릴링 깊이 허용 오차는 백 드릴링 장비의 정밀도와 중간 두께 허용 오차에 크게 영향을 받습니다. 하지만 드릴 저항, 드릴 팁 각도, 커버 보드와 측정 장치 사이의 접촉 효과, 보드 휜 정도와 같은 외부 변수도 백 드릴링 정확도에 영향을 미칠 수 있습니다. 최상의 결과를 얻고 백 드릴링 정확도를 관리하려면 생산 과정에서 적절한 드릴링 재료와 기술을 선택하는 것이 중요합니다. 설계자는 백 드릴링 깊이를 세심하게 관리함으로써 고품질 신호 전송을 보장하고 신호 무결성 문제를 방지할 수 있습니다.
2. 후방 드릴링 정확도 제어
PCB의 후속 공정에서 품질 관리를 위해서는 백 드릴링의 정확한 제어가 매우 중요합니다. 백 드릴링은 초기 드릴 구멍 직경을 기준으로 하는 2차 드릴링 공정이며, 이 2차 드릴링의 정밀도가 핵심입니다. 2차 드릴링의 정밀도는 기판의 팽창 및 수축, 장비 정밀도, 드릴링 기술 등 여러 변수에 의해 영향을 받을 수 있습니다. 따라서 백 드릴링 공정을 정밀하게 제어하여 오류를 최소화하고 최적의 신호 전송 및 무결성을 유지하는 것이 필수적입니다.
가장 중요하고 어려운 단계는 드릴링입니다. 아주 작은 실수라도 심각한 손상으로 이어질 수 있기 때문입니다. 주문하기 전에 PCB 제작업체의 기술력을 고려해야 합니다. Richfulljoy는 합리적인 가격으로 후면 드릴링된 PCB를 제공하며, PCB 프로토타입 조립을 전문으로 합니다. 빠른 납기와 높은 신뢰성이 Richfulljoy의 장점입니다. 중국의 유명 PCB 제조업체인 Richfulljoy는 고객을 지원하는 데 필요한 모든 지식과 기술을 갖추고 있습니다. PCB 조립 또는 프로토타입 관련 문의 사항이 있으시면 mkt-2@rich-pcb.com으로 연락 주십시오.
