Perfuração com Profundidade Controlada na Fabricação de PCBs: Perfuração Traseira - O que é perfuração traseira em PCBs?

A perfuração reversa em placas de circuito impresso multicamadas é o procedimento de remover o stub para criar vias, permitindo que os sinais se movam de uma camada da placa para a seguinte. (Os stubs causam reflexão, dispersão, atraso e outros problemas durante a transmissão do sinal, o que distorce o sinal.) A perfuração com profundidade controlada exige habilidade complexa. A fabricação de placas de circuito multicamadas, como as placas de 12 camadas, requer a conexão da primeira à nona camada. Normalmente, perfuramos os furos passantes apenas uma vez antes de metalizar as vias passantes. O primeiro e o décimo segundo andares são, portanto, conectados imediatamente. Na realidade, o primeiro andar precisa apenas ser conectado ao nono andar. Como não há fios ligando o décimo ao décimo segundo níveis, eles se assemelham a pilares. Essa coluna tem impacto no caminho do sinal e pode comprometer a integridade do sinal de comunicação. Portanto, um furo secundário foi perfurado no lado oposto da coluna extra (conhecida como STUB na indústria).

Como resultado, é conhecido como perfuração reversa, porém geralmente é menos limpo do que a perfuração convencional, pois a próxima etapa eletrolisará parte do cobre e a ponta da broca também é afiada. Portanto, deixaremos uma ponta muito pequena; o comprimento desse pequeno resquício é conhecido como valor B e normalmente varia de 50 a 150 µm.

Tecnologia de perfuração traseira de PCB

Devido à necessidade de reduzir a perda de sinal em aplicações de alta frequência, um furo passante conectando as camadas é necessário para que o sinal flua de uma para a outra. Recomenda-se remover o excesso de cobre desse furo, pois ele funciona como uma antena e afeta a transmissão, por exemplo, se o sinal precisar fluir da primeira para a segunda camada em uma placa de 20 camadas.

Para obter maior estabilidade do sinal, removemos o excesso de cobre no furo usando perfuração reversa (profundidade controlada no eixo z). O ideal é que o excesso de cobre (ou "excesso de cobre") seja o mais curto possível. Normalmente, o diâmetro da perfuração reversa deve ser 0,2 mm maior que o diâmetro do furo correspondente.

OO processo de retrofuração remove os tocos.de furos metalizados (vias). Os stubs são os / desnecessáriosporções não utilizadas de vias, que se estendem além da última camada interna conectada.
Os tocos podem levar areflexões, assim comodistúrbios de capacitância, indutância e impedânciaEsses erros de descontinuidade tornam-se críticos com o aumento da velocidade de propagação.
Backplanese placas de circuito impresso espessas, em particular, podem suportardistúrbios significativos na integridade do sinalatravés de tocos. Para PCBs de alta frequência(por exemplo, com controle de impedância), a aplicação de perfuração reversa, bem como a aplicação devias cegas e enterradas, pode ser parte da solução.
A perfuração reversa pode ser aplicada aqualquer tipo de placa de circuitoonde os stubs causam degradação da integridade do sinal, com considerações mínimas de projeto e layout. Em contraste, ao usar vias cegas, a proporção entre os lados deve ser levada em consideração.

Características da perfuração traseira de PCBs

Vantagens da perfuração reversa

● Reduzir a interferência de ruído e a oscilação determinística;

● Melhorar a integridade do sinal;

● Redução localizada da espessura;

● Reduzir o uso de vias enterradas e cegas e diminuir a dificuldade de produção de PCBs;

● Taxa de erro de bit (BER) mais baixa;

● Menor atenuação do sinal com melhor adaptação de impedância;

● Impacto mínimo no design e no layout;

● Aumento da largura de banda do canal;

● Aumento das taxas de dados;

● Redução das emissões de EMI/EMC na extremidade do cabo;

● Redução da excitação dos modos de ressonância;

● Redução da diafonia entre vias;

● Custos mais baixos do que as laminações sequenciais.

Desvantagem da perfuração traseira

Sinais de alta intensidade frequentemente apresentam problemas que podem estar relacionados à subutilização de stubs. Vamos analisar mais detalhadamente alguns dos problemas com os stubs.

Jitter Determinístico: 
Ambos os relógios estão sincronizando o tempo, e a quantidade de erro temporal é chamada de jitter. Um jitter dissuasor é o que se conhece como uma modificação temporal regular (ou seja, limitada).

Atenuação do sinal:
Quando um som é atenuado, sua intensidade diminui e o pulso se torna mais fraco.

Radiação de EMI:

Um stub de via pode ser usado como uma antena, irradiando EMI (interferência eletromagnética).

Características gerais 

● Na maioria das vezes, são placas rígidas na parte de trás;

● Normalmente utilizado em 8 camadas ou mais;

● A espessura da placa é superior a 2,5 mm;

● O tamanho mínimo de fixação é de 0,3 mm;

● O backdrill é 0,2 mm maior que os vias;

● Tolerância de profundidade de retrofuração +/- 0,05 mm.

Que tipo de placa de circuito impresso (PCB) precisa de furação traseira?

Normalmente, os furos na placa de circuito impresso são perfurados através da placa (de cima para baixo). Se a trilha que conecta os furos de passagem estiver próxima da camada superior (ou inferior), ocorrerá uma bifurcação no furo de passagem da interconexão da placa de circuito impresso, o que afetará a qualidade do sinal e causará reflexões. Sinais que se propagam em alta velocidade são mais afetados por esse efeito.

Para obter alta qualidade na transmissão de sinais, geralmente se considera que as trilhas do circuito na placa de circuito impresso (PCB), com seus sinais a uma taxa de aproximadamente 1 Gbps, precisam ser projetadas com furos de passagem (back-drill). Naturalmente, projetar linhas de conectividade de alta velocidade requer engenharia de sistemas e não é tão simples quanto parece. Se os links de interconexão do sistema não forem muito longos ou a capacidade de acionamento do chip for suficiente, a qualidade do sinal pode ser impecável sem a necessidade de furos de passagem. Portanto, a simulação dos links de interconexão do sistema é o método mais preciso para determinar se os furos de passagem são necessários ou não.

Você provavelmente já sabe que, além da tecnologia de perfuração traseira, diversos métodos de construção podem ser empregados para reduzir ou otimizar o comprimento do stub. Esses métodos incluem diferentes arranjos de empilhamento, onde as trilhas do circuito são deslocadas para camadas mais próximas da extremidade do stub, furos perfurados a laser (microvias) ou vias cegas e enterradas. Ademais, como outros métodos são utilizados para reduzir a reflexão do sinal em placas de alta frequência (acima de 3 GHz), a perfuração traseira não é necessária.

No entanto, essas abordagens nem sempre são práticas do ponto de vista da fábrica e dos custos para reduzir a perda de sinal em muitas placas de circuito impresso (PCBs) de alta densidade ou backplanes/midplanes. Portanto, a única opção prática é perfurar o stub do via por trás. Quando furos cegos para vias não são uma opção, a perfuração por trás torna-se imprescindível para placas de alta frequência (acima de 1 GHz em 3 GHz).

E como a placa de circuito impresso (PCB) possui muitas camadas, alguns furos não podem ser projetados como furos cegos (por exemplo, em uma PCB de 16 camadas, alguns furos de passagem devem conectar as camadas de 1 a 10 e outro furo de passagem deve conectar as camadas de 7 a 16; esse projeto não é adequado para furos cegos, mas é adequado para perfuração traseira).

Como fazer a furação traseira de uma placa de circuito impresso?

O processo de perfuração reversa

1. Para localizar o primeiro furo, utilize o furo de posicionamento fornecido na placa de circuito impresso.

2. Antes de realizar o revestimento, utilize uma membrana seca para selar o orifício de posicionamento.

3. Cubra o orifício com pó de cobre para criar um circuito guia.

4. Crie um gráfico externo na placa de circuito impresso (PCB).

5. Após a criação do padrão da camada externa, a placa gráfica será impressa na placa de circuito impresso (PCB). Antes disso, é crucial selar o orifício de inserção com uma membrana seca.

6. Utilize os furos de posicionamento da primeira perfuração para alinhar a perfuração posterior e, em seguida, use a broca para perfurar os furos galvanizados que exigem este procedimento.

7. Após a perfuração final, a placa precisa ser limpa para remover quaisquer resíduos de broca.

8. Após a validação da placa e a melhoria da integridade do sinal, preste muita atenção para verificar se a operação de perfuração está sendo realizada corretamente.

Teste os exercícios para as costas 

Após a conclusão do roteamento, devemos garantir que os furos de ancoragem traseiros estejam configurados corretamente. Para verificar isso, ative todas as camadas. Você verá que a borda dos furos de ancoragem apresenta duas cores. A primeira camada, ou camada inicial, é mostrada em vermelho, enquanto a camada final é mostrada em azul. É fácil distinguir os furos de ancoragem traseiros dos demais furos de ancoragem. Somente os furos de ancoragem traseiros são visíveis com duas cores.

Após selecionar a localização no menu principal, clique em "Tabela de Perfuração" para descobrir quantas vias, PTH e outras perfurações foram realizadas.

Dificuldades técnicas do processo de perfuração reversa.

1.controle de profundidade de perfuração reversa
Para o processamento preciso de vias cegas, o controle da profundidade de perfuração traseira é crucial. A tolerância da profundidade de perfuração traseira é amplamente influenciada pela precisão do equipamento de perfuração e pela tolerância da espessura do meio. A precisão da perfuração traseira, no entanto, também pode ser afetada por variáveis ​​externas, como resistência da broca, ângulo da ponta da broca, efeito de contato entre a placa de cobertura e o dispositivo de medição e empenamento da placa. Para obter os melhores resultados e controlar a precisão da perfuração traseira, é fundamental escolher os materiais e as técnicas de perfuração corretos durante a produção. Os projetistas podem garantir a transmissão de sinal de alta qualidade e evitar problemas de integridade do sinal, controlando meticulosamente a profundidade da perfuração traseira.

2. Controle de precisão de perfuração reversa
O controle preciso da perfuração reversa é crucial para o controle de qualidade da placa de circuito impresso (PCB) em processos subsequentes. A perfuração reversa consiste em uma perfuração secundária baseada no diâmetro do furo da broca inicial, e a precisão dessa perfuração secundária é fundamental. A precisão da perfuração secundária pode ser afetada por diversas variáveis, como expansão e contração da placa, precisão da máquina e técnicas de perfuração. É essencial garantir que o procedimento de perfuração reversa seja controlado com precisão para minimizar erros e manter a transmissão e integridade ideais do sinal.

A etapa mais importante e desafiadora é a furação, pois mesmo um pequeno erro pode resultar em danos significativos. Antes de fazer um pedido, você deve considerar a experiência do fabricante de PCBs. A Richfulljoy oferece placas com furação traseira a preços acessíveis e é especializada em montagem de protótipos de PCBs. Nossos benefícios incluem prazos de entrega rápidos e alta confiabilidade. A Richfulljoy, uma renomada fabricante de PCBs na China, possui todo o conhecimento e as habilidades necessárias para auxiliá-lo. Se você tiver alguma sugestão para montagem ou protótipo de PCB, entre em contato conosco: mkt-2@rich-pcb.com