PCB cu găurire inversă

Utilizat în principal în domenii cu cerințe extrem de ridicate pentru integritatea semnalului, cum ar fi stațiile de bază pentru comunicații 5G, serverele de mare viteză, switch-urile pentru centre de date și calculul de înaltă performanță (HPC).

PCB-urile perforate posterior reduc reflexia și pierderea semnalului prin îndepărtarea stub-urilor de via, în timp ce PCB-urile obișnuite nu dispun de acest proces și au performanțe de transmisie a semnalului mai slabe.

Prin găurire secundară pentru a elimina partea redundantă a via-urilor, scurtați lungimea via-ului pentru a fi aproape de lungimea conexiunii de suprafață și optimizați calea de transmisie a semnalului.

La frecvențe peste 10 GHz, pierderea semnalului poate fi redusă cu 10%-30%, iar pierderea de retur poate fi îmbunătățită cu 5-10 dB.

Denumite în funcție de parametri tehnici precum adâncimea de găurire inversă, precizia de găurire și frecvența aplicabilă, cum ar fi PCB-uri de înaltă frecvență găurite invers cu adâncimea de găurire inversă controlată în limita a ±0,1 mm.

Nu, este necesar doar pentru proiectele cu frecvențe de semnal peste 3 GHz și cerințe stricte pentru integritatea semnalului.

A apărut din cererea de circuite digitale de mare viteză în anii 1990, iar tehnologia a continuat să se maturizeze și să devină populară odată cu dezvoltarea 5G și a big data.

Dezvoltarea către o precizie mai mare a găuririi inverse (cum ar fi ±0,05 mm) și o adaptabilitate mai mare la frecvență (100 GHz+).

Standardul IPC-6012 specifică cerințele pentru precizia găuririi inverse și lungimea ciotului, iar diferite întreprinderi au, de asemenea, propriile standarde de control intern.

Trebuie rezervat suficient spațiu pentru găurirea din spate pentru a evita interferența dintre găurile perforate din spate și alte găuri sau urme. Se recomandă ca distanța dintre canalele de acces să fie ≥0,3 mm.

Adâncimea de găurire inversă = lungimea totală a via - lungimea efectivă a conexiunii, iar lungimea efectivă a conexiunii este de obicei determinată în funcție de poziția stratului de semnal.

Diametrul găurii este în general de 0,2-0,4 mm. Este necesar să se ia în considerare în mod cuprinzător precizia găuririi inverse și capacitățile procesului de fabricație a PCB-urilor. Cu cât diametrul găurii este mai mare, cu atât este mai mică dificultatea găuririi inverse.

Semnalele diferențiale de mare viteză (cum ar fi PCIe 5.0, SerDes), semnalele analogice de înaltă frecvență și alte semnale sensibile la integritatea semnalului necesită back-drilling.

Suprapunerea ar trebui să asigure o corespondență precisă între stratul perforat posterior și stratul de semnal, să controleze uniformitatea grosimii stratului dielectric și să evite afectarea preciziei perforației posteriore.

Da, procesul de foraj invers crește procedurile de foraj și costurile de inspecție, de obicei crescând costurile cu 20%-50%.

Efectuați forări ulterioare pentru semnalele critice, adoptați alte metode de optimizare pentru semnalele necritice și planificați în mod rezonabil zona și cantitatea de foraje ulterioare.

Parametri precum adâncimea de găurire inversă, toleranța (cum ar fi ±0,1 mm) și limita de lungime a axului (cum ar fi ≤0,2 mm) trebuie marcați.

Folosiți programe software precum HFSS și SIwave pentru a compara indicatori precum pierderea de semnal și pierderea de retur înainte și după forarea inversă.

Adăugați găuri de poziționare în proiect, clarificați referința de poziționare cu producătorul și asigurați-vă că sistemul de coordonate de proiectare este consistent cu sistemul de coordonate de fabricație.

Găurire convențională → galvanizare → găurire inversă → tratarea pereților găurii → transfer de model → gravare etc. Cheia este procesul de găurire inversă.

Se utilizează în principal mașini de găurit CNC, cum ar fi mașinile de găurit germane Schmoll și Hitachi, care trebuie să fie echipate cu sisteme de poziționare de înaltă precizie.

Selectate în funcție de diametrul găurii și adâncimea de găurire. De obicei, se utilizează burghie din carbură de tungsten, cu un unghi al vârfului de 118°-140°.

Viteza este în general de 10.000-20.000 rpm, iar viteza de avans este de 0,02-0,05 mm/rotație, care trebuie ajustată în funcție de materialul plăcii și de burghiu.

Prin echipamente de înaltă precizie, calibrarea sistemului de poziționare, măsurarea online etc., pentru a se asigura că toleranța adâncimii de găurire inversă este de ±0,1 mm.

Controlați uzura burghiului, adoptați parametrii de găurire adecvați și efectuați lustruirea pereților găurii după găurire.

De obicei, este necesar pentru repararea stratului de cupru de pe peretele găurii deteriorat în timpul forării inverse și pentru asigurarea performanței electrice.

Materialele pentru plăci cu Tg ridicat au o duritate ridicată, ceea ce crește dificultatea găuririi inverse și necesită o rezistență îmbunătățită la uzură a burghiului; materialele obișnuite pentru plăci FR-4 sunt relativ ușor de procesat.

Da, dar procesul este mai dificil și necesită un control precis al adâncimii de foraj invers pentru a evita forarea prin alte straturi.

Nealiniere la găurirea din spate, lungime excesivă a ciotului, deteriorarea peretelui găurii, găurire din spate incompletă etc.

Inclusiv măsurarea adâncimii de găurire inversă, detectarea lungimii ciotului, detectarea rugozității peretelui găurii, testarea performanței electrice etc.

Se utilizează microscoape cu secțiuni metalografice și echipamente de detectare cu raze X, cu o precizie de măsurare de până la ±0,01 mm.

În general, lungimea muchiei trebuie să fie ≤0,2 mm, iar pentru aplicații de înaltă calitate, este ≤0,1 mm.

Observați dacă peretele găurii este neted și fără delaminare printr-un microscop metalografic sau utilizați un microscop electronic cu scanare (SEM) pentru detectare.

Consultați standardul IPC-TM-650 pentru a testa indicatori precum pierderea de inserție, pierderea de retur și diafonia.

Produsele neconforme sunt determinate de o toleranță excesivă la adâncimea de găurire inversă, o lungime excesivă a tijei, deteriorarea peretelui găurii care afectează performanța electrică etc.

Urmăriți procesele și echipamentele specifice prin înregistrările de producție, jurnalele parametrilor echipamentelor și rapoartele de inspecție.

Optimizați parametrii procesului, întrețineți periodic echipamentele, consolidați instruirea personalului și implementați cu strictețe procedurile de inspecție a calității.

În general, în conformitate cu perioada generală de garanție a calității PCB-ului, de obicei 1-3 ani, sub rezerva reglementărilor întreprinderii.

Scăderea preciziei echipamentului, parametri de proces necorespunzătoare, deformarea plăcii, uzura bitului etc.

Potrivit pentru materiale de placă de mare viteză, cum ar fi seria Rogers și materiale de placă cu pierderi reduse Isola FR408HR.

Materialele de placă cu constantă dielectrică scăzută au o pierdere mică de semnal, dar duritatea lor poate afecta procesabilitatea prin găurire inversă; materialele de placă obișnuite sunt ușor de procesat, dar au o performanță slabă a semnalului.

Necesită o suprafață netedă a foliei de cupru și o grosime uniformă, de obicei folosind o folie de cupru electrolitic de 18 μm sau 35 μm.

Coeficientul de dilatare termică și duritatea materialelor izolatoare afectează precizia găurii inverse și calitatea peretelui găurii. Trebuie selectate materiale cu o bună stabilitate termică.

Cerneala pentru mască de lipire trebuie să aibă o aderență bună și rezistență chimică pentru a evita exfolierea cernelii după perforare și afectarea performanței.

Da, materialele pentru plăci fără plumb îndeplinesc cerințele de mediu, iar performanța lor satisface nevoile PCB-urilor perforate posterior.

Se acordă prioritate burghielor din carbură cimentată (cum ar fi aliajul de tungsten-cobalt), care au o bună rezistență la uzură și sunt potrivite pentru găurirea de mare viteză.

Cu cât placa este mai groasă, cu atât este mai dificil de controlat adâncimea de găurire din spate, necesitând echipamente și procese de precizie mai mare.

Diametrul minim al găurii care poate fi realizat în prezent este de 0,15 mm, dar cu cât gaura este mai mică, cu atât este mai dificil și mai costul găuririi din spate.

Limitată de echipamente și procese, adâncimea maximă nu depășește în general 5 mm, iar procesele speciale pot ajunge la 8 mm.

Precizia de poziționare repetată trebuie să atingă ±0,02 mm pentru a asigura consecvența găuririi inverse.

Controlați forța de găurire într-un interval rezonabil prin ajustarea vitezei de avans, a vitezei de rotație și a parametrilor burghiului pentru a evita deteriorarea plăcii.

Timpul de procesare per gaură este de aproximativ 1-3 secunde, în funcție de adâncimea de găurire și de performanța echipamentului.

Ajustați complet în funcție de factori precum tipul de material al plăcii, diametrul găurii, adâncimea de găurire din spate și performanța echipamentului.

Da. Lichidul de răcire poate reduce temperatura burghiului, poate îndepărta așchiile, poate prelungi durata de viață a burghiului și poate îmbunătăți calitatea procesării.

O viteză excesiv de mare poate cauza uzura burghiului și pereți rugoși ai găurii, în timp ce o viteză prea mică afectează eficiența procesării. Este necesară o potrivire rezonabilă.

O viteză de avans excesivă poate cauza ruperea plăcii, pereți neuniformi ai găurii, nealiniere la găurirea din spate etc.

Da. Mașinile de găurit CNC moderne pot realiza găurire inversă automată prin programare pentru a îmbunătăți eficiența și consecvența producției.

Inclusiv costul materialului pentru placă, costul de procesare (inclusiv procesul de găurire inversă), costul de inspecție, costul rebuturilor etc.

Costul procesului de găurire inversă reprezintă aproximativ 15%-30% din costul total al PCB-ului.

Principalii factori includ cerințele de precizie a găuririi inverse, numărul de găuri inverse, prețul materialului plăcii, amortizarea echipamentului etc.

Optimizați designul pentru a reduce numărul de găuri perforate în spate, a îmbunătăți eficiența procesului, a reduce rata de respingere și a achiziționa materiale pentru plăci în vrac.

Stabiliți în mod rezonabil precizia și standardele de proces pentru găurirea inversă în funcție de cerințele reale ale aplicației pentru a evita costurile excesive de proiectare.

Prețul unei mașini de găurit CNC de înaltă precizie variază între 1 și 3 milioane de yuani.

De obicei, se calculează pe baza numărului de găuri perforate, a adâncimii de perforare, a cerințelor de precizie etc., cu un preț unitar de 0,01-0,1 yuani per gaură.

Costurile de inspecție reprezintă aproximativ 10%-15% din costul total, inclusiv taxele pentru inspecția metalografică și testarea electrică.

Incluzând în principal biți, agenți de răcire, materiale de șlefuire etc., costurile biților reprezentând peste 60% din costurile consumabilelor.

Costul PCB-urilor perforate în spate este cu 20%-50% mai mare decât al PCB-urilor obișnuite, în funcție de complexitatea procesului.

Utilizat în modulele RF și plăcile de procesare a benzii de bază ale stațiilor de bază 5G pentru a optimiza transmisia semnalului și a reduce pierderile de semnal.

Îmbunătățește performanța de transmisie a datelor de mare viteză a serverelor, reduce întârzierea semnalului și rata de eroare pe biți și asigură o transmisie stabilă a datelor.

Odată cu dezvoltarea inteligenței auto, aceasta este utilizată în modulele de comunicații de mare viteză din vehicule pentru a satisface nevoile de transmitere a semnalului ale sistemelor precum ADAS.

Aplicată în electronice de larg consum de înaltă performanță (cum ar fi laptopuri de înaltă performanță și plăci de bază pentru telefoane mobile premium), dar cu costuri mai mari.

Necesită o fiabilitate și o precizie mai mari, cu un control mai strict asupra adâncimii și calității găuririi posterioare.

Utilizat în plăcile de procesare a semnalelor de mare viteză ale echipamentelor de imagistică medicală și ale echipamentelor de monitorizare a semnelor vitale pentru a asigura acuratețea semnalului.

Utilizat în cantități mici în scenarii care necesită o stabilitate ridicată a semnalului, cum ar fi Ethernet industrial și plăci de control PLC.

În gateway-urile IoT de mare viteză și în dispozitivele de calcul de margine, back-drilling-ul poate îmbunătăți performanța transmisiei semnalului pentru a satisface nevoile de transmisie a big data.

Trebuie să se adapteze la medii spațiale extreme, cu cerințe extrem de ridicate pentru fiabilitatea și rezistența la radiații a PCB-urilor perforate posterior.

Necesită o confidențialitate mai mare, capacitate anti-interferențe și adaptabilitate la mediu, cu standarde mai stricte de precizie și calitate a forajului posterior.

Recalibrați sistemul de poziționare a echipamentului, verificați dacă reperele de proiectare și fabricație sunt consistente și ajustați parametrii de găurire.

Printre cauzele posibile se numără adâncimea insuficientă de găurire din spate sau erori de măsurare. Soluțiile includ ajustarea parametrilor adâncimii de găurire din spate și consolidarea inspecțiilor.

Înlocuiți burghiele uzate, optimizați parametrii de găurire și adăugați procese de lustruire a pereților găurii.

Verificați uzura burghiului, reglați adâncimea de găurire și viteza de avans și regăuriți găurile necalificate.

Reduceți forța de găurire, selectați materialele adecvate pentru placă și efectuați armarea prin laminare după găurire.

Detectează adâncimea de găurire din spate, lungimea piuliței, calitatea peretelui găurii, compară-le cu parametrii de simulare a proiectării și depanează problemele de conectare electrică.

Reglați viteza burghiului și rata de avans și adoptați procese de debavurare (cum ar fi curățarea chimică sau șlefuirea mecanică).

Uzură excesivă a burghiului, forță excesivă de găurire, duritate neuniformă a plăcii etc. Necesită înlocuirea la timp a burghiului și optimizarea parametrilor.

Localizați punctele de scurtcircuit prin teste electrice, verificați distanța dintre găurile perforate și trasee și investigați problemele stratului de cupru de pe peretele găurii.

Verificați curățenia peretelui găurii, asigurați-vă că nu se deteriorează materialele izolatoare și reparați stratul de izolație, dacă este necesar.

Există numeroase brevete pentru procese și echipamente de găurire inversă, deținute în principal de mari producători de PCB și furnizori de echipamente.

Întreprinderile de top domină piața de top, în timp ce întreprinderile mici și mijlocii se concentrează pe piețele de nivel mediu-inferior. Concurența este acerbă, inovația tehnologică fiind esențială.

Necesită talente interdisciplinare, competente în proiectarea PCB-urilor, procesele de fabricație și analiza integrității semnalului.

Trebuie să respecte standardele de mediu precum RoHS și REACH, reducând utilizarea substanțelor periculoase și emisiile de deșeuri.

Cererea de pe piața internațională continuă să crească, evoluând către o precizie mai mare și costuri mai mici.

Întreprinderile autohtone își îmbunătățesc continuu tehnologia, însă piața de top se bazează încă pe importuri, iar capacitățile independente de cercetare și dezvoltare trebuie consolidate.

Universitățile, institutele de cercetare și întreprinderile colaborează pentru a desfășura cercetări privind optimizarea proceselor de foraj posterior și aplicațiile noilor materiale.

Îmbunătățiți-vă abilitățile tehnice prin intermediul instruirii în cadrul asociațiilor industriale, al instruirii în cadrul companiei și al cursurilor tehnice profesionale.

Expoziții precum NEPCON China și CPCA Show prezintă tehnologii și echipamente de foraj posterior.