Сверление на контролируемую глубину в производстве печатных плат: обратное сверление. Что такое обратное сверление в производстве печатных плат?

Сверление отверстий в многослойных печатных платах — это процедура удаления заглушек для создания переходных отверстий, позволяющих сигналам передаваться с одного слоя платы на другой. (Заглушки создают отражения, рассеяние, задержки и другие проблемы во время передачи сигнала, что приводит к его искажению.) Сверление на контролируемую глубину требует высокой квалификации. Изготовление многослойных печатных плат, таких как 12-слойные, требует соединения первого слоя с девятым. Обычно мы сверлим сквозные отверстия только один раз перед нанесением покрытия на переходные отверстия. Таким образом, первый и двенадцатый слои соединяются напрямую. На самом деле, первый слой нужно соединить только с девятым. Поскольку нет проводов, соединяющих десятый, десятый и двенадцатый уровни, они напоминают колонны. Эта колонна влияет на путь сигнала и может нарушить целостность сигнала связи. Поэтому на противоположной стороне дополнительной колонны (в отрасли это называется STUB) было просверлено вторичное отверстие.

В результате этот процесс называется обратным сверлением, однако он обычно менее чистый, чем обычное сверление, поскольку на следующем этапе происходит электролиз части меди, а кончик сверла также острый. Поэтому мы оставим очень маленький острие; длина этого оставшегося отрезка известна как значение B, и обычно она составляет от 50 до 150 мкм.

Технология обратного сверления печатных плат

В связи с необходимостью уменьшения потерь сигнала в высокочастотных приложениях, для прохождения сигнала от одного слоя к другому требуется сквозное отверстие, соединяющее слои. В данном случае рекомендуется удалить излишки меди из этого отверстия, поскольку оно действует как антенна и влияет на передачу сигнала, если, например, в 20-слойной плате сигнал должен проходить от первого слоя ко второму.

Для повышения стабильности сигнала мы высверливаем «избыток» меди в отверстии методом обратного сверления (контролируемая глубина по оси Z). Идеальный результат — максимально короткая длина «избытка» меди. Как правило, размер обратного сверления должен быть на 0,2 мм больше соответствующего диаметра переходного отверстия.

ОнПроцесс обратного сверления удаляет обрезки.из металлизированных сквозных отверстий (переходных отверстий). Отверстия-заглушки не нужны.неиспользуемые участки переходных отверстий, которые простираются дальше, чем последний соединенный внутренний слой.
Незавершенные работы могут привести кразмышления, а такженарушения емкости, индуктивности и импедансаЭти разрывные ошибки становятся критическими с увеличением скорости распространения.
Объединителии особенно толстые печатные платы могут выдерживатьзначительные нарушения целостности сигналачерез заглушки. Для Высокочастотные печатные платы(например, с контролем импеданса), применение обратного сверления, а также применениеглухие и скрытые путевые отверстияможет стать частью решения.
Обратное сверление может быть применено клюбой тип печатной платыВ тех случаях, когда короткие замыкания приводят к ухудшению целостности сигнала, это требует минимальных усилий при проектировании и компоновке. В отличие от этого, при использовании глухих переходных отверстий необходимо учитывать соотношение сторон.

Особенности обратного сверления печатных плат

Преимущества обратного бурения

● Снижение уровня шумовых помех и детерминированного дрожания;

● Улучшить целостность сигнала;

● Локальное уменьшение толщины;

● Сокращение использования скрытых и глухих переходных отверстий и упрощение процесса производства печатных плат;

● Более низкий уровень ошибок по битам (BER);

● Меньшее затухание сигнала благодаря улучшенному согласованию импеданса;

● Минимальное влияние на дизайн и компоновку;

● Увеличенная пропускная способность канала;

● Увеличенная скорость передачи данных;

● Снижение электромагнитных помех (ЭМП) на конце ответвления;

● Сниженное возбуждение резонансных мод;

● Снижено перекрестное влияние между переходными отверстиями;

● Более низкие затраты по сравнению с последовательным ламинированием.

Недостаток обратного бурения

При высоких уровнях сигнала часто возникают проблемы, которые могут быть связаны с недостаточным использованием ответвлений. Давайте подробнее рассмотрим некоторые из проблем, связанных с этими ответвлениями.

Дрожание детерминированное: 
Оба тактовых генератора работают в режиме синхронизации, а величина временной ошибки называется дрожанием. Дрожание, препятствующее синхронизации, представляет собой так называемое регулярное (то есть ограниченное) временное изменение.

Ослабление сигнала:
При затухании звука его интенсивность уменьшается, а импульс становится слабее.

Излучение от электромагнитных помех:

Переходное отверстие можно использовать в качестве антенны, излучающей электромагнитные помехи.

Общие характеристики 

● В основном сзади используются жесткие доски;

● Обычно используется на 8 слоях или более;

● Толщина платы превышает 2,5 мм;

● Минимальный размер зацепления составляет 0,3 мм;

● Диаметр обратного сверления на 0,2 мм больше диаметра переходных отверстий;

● Допуск на глубину обратного сверления +/- 0,05 мм.

Для каких типов печатных плат требуется сверление обратной стороны?

Как правило, отверстия в печатной плате сверлятся насквозь (сверху вниз). Если дорожка, соединяющая переходные отверстия, находится близко к верхнему (или нижнему) слою, это приведет к разветвлению сквозных отверстий в местах соединения печатной платы, что повлияет на качество сигнала и вызовет отражения. Сигналы, распространяющиеся с большей скоростью, в большей степени подвержены этому эффекту.

Для обеспечения высокого качества передачи сигнала общепринято считать, что необходимо учитывать расположение сигнальных дорожек на печатной плате со скоростью около 1 Гбит/с, включая проектирование с использованием обратного сверления. Конечно, проектирование высокоскоростных линий связи требует системного проектирования и не является таким простым, как может показаться. Если линии межсоединений системы не слишком длинные или мощность драйвера микросхемы достаточно высока, качество сигнала может быть безупречным и без обратного сверления. Поэтому моделирование линий межсоединений системы является наиболее точным методом определения необходимости обратного сверления.

Возможно, вам известно, что помимо технологии обратного сверления, для уменьшения или оптимизации длины ответвления можно использовать различные методы построения. К ним относятся различные варианты компоновки слоев, при которых дорожки схемы смещаются к слоям, расположенным ближе к концу ответвления, лазерное сверление отверстий (микроотверстий) или глухие и скрытые отверстия. Кроме того, поскольку на высокочастотных платах (выше 3 ГГц) используются другие методы для уменьшения отражения сигнала, обратное сверление не требуется.

Однако эти подходы не всегда практичны с точки зрения производственных возможностей и стоимости, поскольку не позволяют снизить потери сигнала на многих печатных платах высокой плотности или объединительных платах. Поэтому единственным практическим вариантом является обратная сверловка переходных отверстий. Когда использование глухих переходных отверстий невозможно, обратная сверловка становится необходимой для высокочастотных плат (более 1 ГГц внутри 3 ГГц).

Поскольку печатная плата имеет очень много слоев, некоторые отверстия нельзя проектировать как глухие (например, на 16-слойной печатной плате некоторые переходные отверстия должны соединяться со слоями с 1 по 10, а другие — со слоями с 7 по 16; такая конструкция не подходит для глухих отверстий, но подходит для обратного сверления).

Как выполнить обратное сверление печатной платы?

Процесс обратного бурения

1. Для определения местоположения первого отверстия для сверления используйте предусмотренное на печатной плате позиционирующее отверстие.

2. Перед нанесением покрытия используйте сухую мембрану для герметизации отверстий.

3. Заполните отверстие медным порошком, чтобы создать направляющую цепь.

4. Создайте внешний графический элемент на печатной плате.

5. После создания внешнего слоя, на печатную плату будет нанесена графическая схема. Перед началом этого процесса крайне важно загерметизировать монтажные отверстия сухой пленкой.

6. Используйте отверстия для сверления, расположенные в начале процесса, для выравнивания отверстий в задней части изделия, затем с помощью сверла просверлите отверстия для гальванического покрытия, необходимые для выполнения этой процедуры.

7. После окончательного сверления доску необходимо очистить, чтобы удалить остатки сверла.

8. После проверки платы и улучшения целостности сигнала следует обратить пристальное внимание на то, правильно ли выполняется операция сверления.

Проверьте упражнения для спины 

После завершения трассировки необходимо убедиться в правильности установки отверстий для обратной сверления. Для проверки включите все слои. Вы увидите, что края отверстий имеют два цвета. Первый, или начальный, слой показан красным, а конечный — синим. От других отверстий для обратной сверления легко отличить. Только отверстия для обратной сверления имеют два цвета.

После выбора местоположения в главном меню нажмите на «Таблица бурения», чтобы узнать, сколько проходов, сквозных отверстий и других «троллей» было выполнено.

Технические сложности процесса обратного бурения.

1.Контроль глубины обратного бурения
Для точной обработки глухих переходных отверстий крайне важен контроль глубины обратного сверления. Допуск по глубине обратного сверления в значительной степени зависит от точности сверлильного оборудования и допуска по средней толщине. Однако на точность обратного сверления также могут влиять внешние факторы, такие как сопротивление сверла, угол наклона сверла, контактный эффект между печатной платой и измерительным устройством, а также деформация платы. Для достижения наилучших результатов и обеспечения точности обратного сверления крайне важно выбрать правильные материалы и методы сверления на этапе производства. Тщательный контроль глубины обратного сверления позволяет разработчикам гарантировать высокое качество передачи сигнала и избежать проблем с целостностью сигнала.

2. Контроль точности обратного сверления
Точный контроль обратного сверления имеет решающее значение для контроля качества печатных плат на последующих этапах производства. Обратное сверление включает в себя вторичное сверление, основанное на диаметре первоначального отверстия, и точность вторичного сверления имеет первостепенное значение. На точность совмещения вторичного сверления может влиять ряд переменных, таких как расширение и сжатие платы, точность станка и методы сверления. Крайне важно обеспечить точный контроль процедуры обратного сверления, чтобы минимизировать ошибки и поддерживать идеальную передачу сигнала и его целостность.

Наиболее важным и сложным этапом является сверление, поскольку даже незначительная ошибка может привести к серьезным повреждениям. Перед размещением заказа следует учитывать квалификацию производителя печатных плат. Компания Richfulljoy предлагает платы с обратным сверлением по доступным ценам и специализируется на сборке прототипов печатных плат. Наши преимущества включают быструю доставку и высокую надежность. Richfulljoy, известный производитель печатных плат в Китае, обладает всеми необходимыми знаниями и возможностями, чтобы помочь вам. Если у вас есть какие-либо предложения по сборке печатных плат или прототипов, пожалуйста, свяжитесь с нами: mkt-2@rich-pcb.com