Kontrolowane wiercenie głębokościowe w produkcji płytek PCB: wiercenie od tyłu Czym jest wiercenie od tyłu w płytkach PCB?
Wiercenie wsteczne w wielowarstwowych płytkach drukowanych polega na usunięciu elementu pośredniego (stub) w celu utworzenia przelotek, umożliwiających sygnałom przepływ z jednej warstwy płytki do następnej. (Tubki będą powodować odbicia, rozpraszanie, opóźnienia i inne problemy podczas transmisji sygnału, co doprowadzi do jego zniekształcenia). Wiercenie na kontrolowanej głębokości wymaga skomplikowanych umiejętności. Tworzenie wielowarstwowych płytek drukowanych, takich jak płytki 12-warstwowe, wymaga połączenia pierwszej warstwy z dziewiątą. Zazwyczaj wiercimy otwory przelotowe tylko raz przed metalizacją przelotek. W ten sposób pierwsze piętro i 12. piętro są natychmiast połączone. W rzeczywistości pierwsze piętro wystarczy połączyć z dziewiątym piętrem. Ponieważ nie ma przewodów łączących poziomy 10. i 12., przypominają one filary. Ta kolumna ma wpływ na ścieżkę sygnału i może zagrozić integralności sygnału komunikacyjnego. W związku z tym, po przeciwnej stronie dodatkowej kolumny wywiercono dodatkowy otwór (nazywany w branży STUB).
W rezultacie nazywa się to wierceniem wstecznym, jednak zazwyczaj jest ono mniej czyste niż wiercenie, ponieważ kolejny etap elektrolizy miedzi, a końcówka wiertła jest również ostra. Dlatego pozostawimy bardzo mały punkt; długość tego pozostałego STUB-a jest znana jako wartość B i zazwyczaj waha się od 50 do 150 UM.
Technologia wiercenia wstecznego PCB
Ze względu na konieczność zmniejszenia strat sygnału w zastosowaniach o wysokiej częstotliwości, wymagany jest otwór przelotowy łączący warstwy, aby sygnał mógł przepływać między nimi. W tym zastosowaniu zaleca się usunięcie nadmiaru miedzi z tego otworu, ponieważ działa on jak antena i wpływa na transmisję, jeśli sygnał ma przepływać między warstwami, na przykład w płytce 20-warstwowej.
Aby uzyskać większą stabilność sygnału, usuwamy „nadmiar” miedzi w otworze za pomocą wiercenia wstecznego (kontrolowana głębokość w osi Z). Idealnym rozwiązaniem jest, aby trzpień (lub „nadmiar” miedzi) był jak najkrótszy. Zazwyczaj średnica wiertła wstecznego powinna być o 0,2 mm większa niż odpowiadająca mu średnica przelotki.
Tenproces wiercenia wstecznego usuwa kikutyz otworów przelotowych (przelotek). Kołki są zbędne /niewykorzystane części przelotek, które rozciągają się dalej niż ostatnia połączona warstwa wewnętrzna.
Szczątki mogą prowadzić doodbicia, jak równieżzaburzenia pojemności, indukcyjności i impedancjiTe błędy nieciągłości stają się krytyczne wraz ze wzrostem prędkości propagacji.
Płyty tylnei szczególnie grube płytki drukowane, mogą wytrzymaćznaczące zaburzenia integralności sygnałuprzez kikuty. Dla Płytki PCB o wysokiej częstotliwości(np. z kontrolą impedancji), zastosowanie wiercenia wstecznego, a także zastosowanieślepe i zakopane przelotki, może być częścią rozwiązania.
Ćwiczenie wsteczne można zastosować dodowolny typ płytki drukowanejgdzie ślepe przejścia powodują degradację integralności sygnału, przy minimalnych wymaganiach projektowych i konstrukcyjnych. Natomiast w przypadku stosowania przelotek ślepych należy pamiętać o współczynniku kształtu.
Cechy wiercenia wstecznego PCB
Zalety wiercenia od tyłu
● Zmniejszenie zakłóceń szumowych i deterministycznego jittera;
● Poprawa integralności sygnału;
● Miejscowa redukcja grubości;
● Zmniejszenie wykorzystania przelotek zakrytych i ślepych oraz zmniejszenie trudności produkcji PCB;
● Niższy współczynnik błędów bitowych (BER);
● Mniejsze tłumienie sygnału dzięki lepszemu dopasowaniu impedancji;
● Minimalny wpływ na projekt i układ;
● Zwiększona przepustowość kanału;
● Zwiększona szybkość transmisji danych;
● zmniejszona emisja zakłóceń elektromagnetycznych (EMI/EMC) z końcówki;
● Zmniejszone wzbudzenie modów rezonansowych;
● Zmniejszony przesłuch między kanałami;
● Niższe koszty niż w przypadku laminowania sekwencyjnego.
Wady wiercenia od tyłu
Wysokie sygnały często powodują problemy, które mogą być związane z niewykorzystanymi ścieżkami. Przyjrzyjmy się bliżej kilku problemom związanym ze ścieżkami.
Jitter Deterministyczny:
Oba zegary są zegarami odmierzającymi czas, a wielkość błędu czasu nazywana jest jitterem. Jitter odstraszający to tak zwana regularna (tj. ograniczona) modyfikacja czasowa.
Tłumienie sygnału:
Gdy dźwięk ulega stłumieniu, jego natężenie spada, a puls staje się słabszy.
Promieniowanie z EMI:
Przewód przelotowy może być używany jako antena emitująca zakłócenia elektromagnetyczne.
Ogólna charakterystyka
● Najczęściej są to deski sztywne z tyłu;
● Zwykle stosuje się je w 8 lub więcej warstwach;
● Grubość płyty przekracza 2,5 mm;
● Minimalna wielkość uchwytu wynosi 0,3 mm;
● Średnica wiertła jest o 0,2 mm większa od otworów przelotowych;
● Tolerancja głębokości wiercenia wstecznego +/-0,05 mm.
Jakiego rodzaju płytka PCB wymaga wiercenia od tyłu?
Zazwyczaj otwory w płytce PCB są wiercone przez całą płytkę (od góry do dołu). Jeśli ścieżka łącząca otwory przelotowe znajduje się blisko górnej (lub dolnej) warstwy, spowoduje to rozwidlenie się czopu w otworze przelotowym połączenia między płytkami PCB, co wpłynie na jakość sygnału i spowoduje odbicia. Sygnały przesyłane z większą prędkością są bardziej podatne na ten efekt.
Aby uzyskać wysoką jakość transmisji sygnału, powszechnie przyjmuje się, że ścieżka obwodu na płytce PCB, na której sygnały przesyłane są z szybkością około 1 Gb/s, musi zostać uwzględniona w projekcie back-drill. Oczywiście projektowanie szybkich linii komunikacyjnych wymaga inżynierii systemowej i nie jest tak proste, jak mogłoby się wydawać. Jeśli łącza międzysystemowe nie są zbyt długie lub możliwości sterowania układu scalonego są wystarczająco mocne, jakość sygnału może być bezbłędna bez konieczności back-drillingu. Dlatego symulacja łączy międzysystemowych jest najdokładniejszą metodą określania, czy back-drill jest konieczny, czy nie.
Być może wiesz, że oprócz technologii wiercenia wstecznego, można również zastosować różne metody budowy, aby skrócić lub zoptymalizować długość króćca przelotowego. Należą do nich różne układy warstwowe, w których ścieżki obwodów są przesuwane do warstw bliższych końcowi króćca przelotowego, otwory przelotowe wiercone laserowo (mikroprzelotki) lub przelotki ślepe i zakopane. Ponadto, ponieważ inne metody ograniczania odbić sygnału na płytkach o wysokiej częstotliwości (powyżej 3 GHz) są stosowane, wiercenie wsteczne nie jest wymagane.
Jednak te podejścia nie zawsze są praktyczne z punktu widzenia zakładu produkcyjnego i kosztów, jeśli chodzi o redukcję strat sygnału w wielu płytkach PCB o wysokiej gęstości lub płytach tylnych/środkowych. Dlatego jedynym praktycznym rozwiązaniem jest nawiercenie otworu przelotowego. Gdy otwory przelotowe nie są możliwe, nawiercenie otworu przelotowego staje się koniecznością w przypadku płyt o wysokiej częstotliwości (powyżej 1 GHz w zakresie 3 GHz).
A ponieważ płytka PCB ma tak wiele warstw, niektóre otwory nie mogą być zaprojektowane jako otwory ślepe (na przykład na płytce PCB z 16 warstwami niektóre otwory przelotowe muszą być podłączone do warstw od 1 do 10, a inne do warstw od 7 do 16; taka konstrukcja nie nadaje się do otworów ślepych, ale nadaje się do wiercenia od tyłu).
Jak wykonać wiercenie otworu w płytce PCB?
Proces wiercenia od tyłu
1. Aby zlokalizować pierwszy otwór wiertniczy, należy wykorzystać otwór pozycjonujący na płytce PCB, który jest dołączony.
2. Przed galwanizacją należy uszczelnić otwór pozycjonujący suchą membraną.
3. Posyp otwór miedzią, aby utworzyć obwód prowadzący.
4.Utwórz zewnętrzną grafikę na płytce PCB.
5. Po utworzeniu wzoru warstwy zewnętrznej, na płytce drukowanej zostanie wykonana płytka graficzna. Przed rozpoczęciem tego procesu, konieczne jest uszczelnienie otworu montażowego suchą membraną.
6. Użyj otworów montażowych pierwszego wiercenia, aby wyrównać otwór tylny, następnie za pomocą wiertła wywierć otwory galwaniczne, które wymagają tej procedury.
7. Po ostatnim wierceniu należy oczyścić deskę, aby pozbyć się ewentualnych pozostałości wierteł
8. Po sprawdzeniu płytki i poprawieniu integralności sygnału należy zwrócić szczególną uwagę na to, czy operacja wiercenia jest przeprowadzana prawidłowo.
Przetestuj ćwiczenia pleców
Po zakończeniu trasowania musimy upewnić się, że otwory wiertnicze zostały poprawnie wykonane. Aby to sprawdzić, włącz wszystkie warstwy. Zobaczysz, że krawędź przelotek ma dwa kolory. Pierwsza, czyli początkowa warstwa, jest oznaczona na czerwono, a ostatnia na niebiesko. Przelotki wiertnicze łatwo odróżnić od pozostałych. Tylko przelotki wiertnicze są widoczne w dwóch kolorach.
Po wybraniu lokalizacji z menu głównego kliknij opcję Tabela wierceń, aby dowiedzieć się, ile wykonanych zostało przejść, otworów PTH i innych trollingów.
Trudności techniczne w procesie wiercenia wstecznego.
1.Kontrola głębokości wiercenia wstecznego
Dla precyzyjnego przetwarzania przelotek ślepych, kontrola głębokości wiercenia wstecznego ma kluczowe znaczenie. Tolerancja głębokości wiercenia wstecznego w dużej mierze zależy od precyzji urządzenia do wiercenia wstecznego oraz tolerancji grubości. Na dokładność wiercenia wstecznego mogą jednak wpływać również czynniki zewnętrzne, takie jak opór wiertła, kąt nachylenia końcówki wiertła, efekt styku między płytą osłonową a urządzeniem pomiarowym oraz odkształcenie płytki. Aby uzyskać najlepsze rezultaty i zapewnić dokładność wiercenia wstecznego, kluczowy jest dobór odpowiednich materiałów i technik wiercenia podczas produkcji. Projektanci mogą zagwarantować wysoką jakość transmisji sygnału i uniknąć problemów z integralnością sygnału, starannie zarządzając głębokością wiercenia wstecznego.
2. Kontrola dokładności wiercenia wstecznego
Dokładna kontrola wiercenia wstecznego ma kluczowe znaczenie dla kontroli jakości PCB w kolejnych procesach. Wiercenie wsteczne wiąże się z wierceniem wtórnym w oparciu o średnicę otworu wiertła początkowego, a precyzja wiercenia wtórnego jest kluczowa. Na precyzję wiercenia wtórnego może wpływać wiele czynników, takich jak rozszerzanie i kurczenie się płytki, dokładność maszyny oraz techniki wiercenia. Aby zminimalizować błędy oraz zachować idealną transmisję i integralność sygnału, należy upewnić się, że procedura wiercenia wstecznego jest precyzyjnie kontrolowana.
Najważniejszym i najtrudniejszym etapem jest wiercenie, ponieważ nawet niewielki błąd może spowodować poważne uszkodzenia. Przed złożeniem zamówienia warto rozważyć umiejętności producenta PCB. Richfulljoy oferuje płytki z otworami wierconymi od tyłu w przystępnych cenach i specjalizuje się w montażu prototypów PCB. Nasze atuty to szybkie terminy realizacji i wysoka niezawodność. Richfulljoy, znany producent PCB w Chinach, posiada wszelką niezbędną wiedzę i umiejętności, aby Ci pomóc. Jeśli masz jakiekolwiek sugestie dotyczące montażu PCB lub prototypu, skontaktuj się z nami: mkt-2@rich-pcb.com
