Vŕtanie s kontrolovanou hĺbkou pri výrobe DPS: Spätné vŕtanie, čo je spätné vŕtanie v DPS?
Spätné vŕtanie vo viacvrstvových doskách plošných spojov je postup odstránenia vývodu (stub) za účelom vytvorenia priechodov (was), ktoré umožňujú signálom prechádzať z jednej vrstvy dosky do druhej. (Vývody (stub) spôsobujú odrazy, rozptyl, oneskorenie a ďalšie problémy počas prenosu signálu, čo spôsobí skreslenie signálu.) Vŕtanie v kontrolovanej hĺbke si vyžaduje zložitú zručnosť. Výroba viacvrstvových dosiek plošných spojov, ako sú 12-vrstvové dosky, vyžaduje prepojenie prvej vrstvy s deviatou vrstvou. Zvyčajne pred pokovovaním priechodov vŕtame priechodné otvory iba raz. Prvé a 12. poschodie sú teda okamžite prepojené. V skutočnosti stačí prvé poschodie prepojiť s deviatym poschodím. Keďže medzi 10. a 12. úrovňou nie sú žiadne vodiče, pripomínajú stĺpy. Tento stĺp má vplyv na signálovú cestu a môže ohroziť integritu komunikačného signálu. Preto bol na opačnej strane dodatočného stĺpa (v priemysle označovaný ako STUB) vyvŕtaný sekundárny otvor (v priemysle označovaný ako STUB).
V dôsledku toho sa to nazýva spätné vŕtanie, avšak zvyčajne je menej čisté ako vŕtanie, pretože ďalší krok elektrolyzuje časť medi a hrot vrtáka je tiež ostrý. Preto ponecháme veľmi malý hrot; dĺžka tohto zostávajúceho pahýľa sa nazýva hodnota B a zvyčajne sa pohybuje od 50 do 150 UM.
Technológia spätného vŕtania dosiek plošných spojov
Vzhľadom na potrebu znížiť straty signálu pri vysokofrekvenčných aplikáciách je potrebný priechodný otvor spájajúci vrstvy, aby signál mohol pretekať pri pohybe z jednej vrstvy do druhej. Pre túto aplikáciu sa odporúča odstrániť prebytočnú meď z tohto otvoru, pretože funguje ako anténa a ovplyvňuje prenos, ak má signál pretekať z vrstvy jedna do vrstvy dva napríklad v 20-vrstvovej doske.
Aby sme dosiahli väčšiu stabilitu signálu, vyvŕtame „prebytočnú“ meď v otvore pomocou spätného vŕtania (kontrolovaná hĺbka v osi z). Ideálnym výsledkom je, aby bol výbežok (alebo „prebytočná“ meď) čo najkratší. Veľkosť spätného vŕtania by zvyčajne mala byť o 0,2 mm väčšia ako zodpovedajúci prechodový otvor.
Ten/Tá/Toproces spätného vŕtania odstraňuje pahýlez pokovovaných priechodných otvorov (vias). Pahýle sú nepotrebné /nepoužité časti priechodov, ktoré siahajú ďalej ako posledná pripojená vnútorná vrstva.
Pahýle môžu viesť kodrazy, ako ajporuchy kapacity, indukčnosti a impedancieTieto chyby diskontinuity sa stávajú kritickými so zvyšujúcou sa rýchlosťou šírenia.
Základné doskya najmä hrubé dosky plošných spojov, vydržiavýznamné narušenie integrity signálucez pahýle. Pre Vysokofrekvenčné dosky plošných spojov(napr. s riadením impedancie), aplikácia spätného vŕtania, ako aj aplikáciaslepé a zakopané priechody, môže byť súčasťou riešenia.
Spätné vŕtanie je možné použiť naakýkoľvek typ dosky plošných spojovkde pahýle spôsobujú zhoršenie integrity signálu, s minimálnymi úvahami o dizajne a rozložení. Naopak, pri použití slepých prechodov je potrebné mať na pamäti pomer strán.
Vlastnosti vŕtania do plošných spojov do plošných spojov
Výhody spätného vŕtania
● Zníženie rušenia šumom a deterministického chvenia;
● Zlepšenie integrity signálu;
● Lokálne zníženie hrúbky;
● Znížte používanie zapustených a slepých prechodov a znížte náročnosť výroby dosiek plošných spojov;
● Nižšia bitová chybovosť (BER);
● Menší útlm signálu so zlepšeným prispôsobením impedancie;
● Minimálny vplyv na dizajn a rozloženie;
● Zvýšená šírka pásma kanála;
● Zvýšené prenosové rýchlosti;
● znížené emisie EMI/EMC z koncového konca;
● Znížené budenie rezonančných módov;
● Znížené presluchy medzi prepojeniami;
● Nižšie náklady ako pri sekvenčných lamináciách.
Nevýhoda spätného vŕtania
Vysoké signály majú často problémy, ktoré môžu súvisieť s nedostatočným využitím via stubov. Pozrime sa bližšie na niektoré problémy so stubmi.
Deterministický jitter:
Obe hodiny merajú čas a množstvo časovej chyby sa označuje ako jitter. Odstrašujúci jitter je to, čo je známe ako pravidelná (t. j. obmedzená) časová modifikácia.
Útlm signálu:
Keď je zvuk utlmený, jeho intenzita sa znižuje a pulz sa slabne.
Žiarenie z elektromagnetického rušení:
Prepojovací vodič sa môže použiť ako anténa vyžarujúca EMI.
Všeobecné charakteristiky
● Väčšinou sú na zadnej strane pevné dosky;
● Normálne sa používa na 8 alebo viac vrstvách;
● Hrúbka dosky je viac ako 2,5 mm;
● Minimálna veľkosť držania je 0,3 mm;
● Zadný vrták je o 0,2 mm väčší ako priechodky;
● Tolerancia hĺbky spätného vŕtania +/- 0,05 mm.
Aký typ DPS potrebuje spätné vŕtanie?
Otvory v doske plošných spojov sa zvyčajne vŕtajú cez dosku (zhora nadol). Ak je trasa spájajúca prechodové otvory blízko vrchnej (alebo spodnej) vrstvy, dôjde k rozdvojeniu pahýľov v prechodovom otvore prepojovacieho prepojenia na doske plošných spojov, čo ovplyvní kvalitu signálu a spôsobí odrazy. Signály šíriace sa rýchlejšie sú týmto efektom viac ovplyvnené.
Aby sa dosiahla vysoká kvalita prenosu signálu, všeobecne sa chápe, že obvodová stopa na doske plošných spojov so signálmi s rýchlosťou približne 1 Gbps musí zahŕňať aj návrh spätného vŕtania. Navrhovanie vysokorýchlostných pripojovacích liniek si samozrejme vyžaduje systémové inžinierstvo a nie je také jednoduché, ako sa môže zdať. Ak prepojenia systému nie sú príliš dlhé alebo ak je schopnosť budiť čip dostatočne silná, kvalita signálu môže byť bezchybná aj bez spätného vŕtania. Preto je simulácia prepojení systému najpresnejšou metódou na určenie, či je spätné vŕtanie potrebné alebo nie.
Možno viete, že okrem použitia technológie spätného vŕtania je možné na skrátenie alebo optimalizáciu dĺžky pahýľa použiť aj rôzne metódy zostavovania. Patria sem rôzne usporiadania stohovania, kde sú stopy obvodových línií posunuté do vrstiev bližšie ku koncu pahýľa prechodov, laserom vŕtané otvory pre prechody (mikroprechody) alebo slepé a zakopané prechody. Okrem toho, keďže sa na zníženie odrazu signálu na vysokofrekvenčných doskách (vyšších ako 3 GHz) používajú aj iné metódy, spätné vŕtanie nie je potrebné.
Tieto prístupy však nie sú vždy praktické z hľadiska výrobného zariadenia a nákladov na zníženie strát signálu v mnohých doskách plošných spojov s vysokou hustotou alebo v základných/stredných doskách. Jedinou praktickou možnosťou je teda spätne vŕtať otvory pre prechody. Ak slepé otvory pre prechody nie sú možnosťou, spätné vŕtanie sa stáva nevyhnutným pre vysokofrekvenčné dosky (viac ako 1 GHz v rámci 3 GHz).
A keďže doska plošných spojov má toľko vrstiev, niektoré otvory nemožno navrhnúť ako slepé otvory (napríklad na 16-vrstvovej doske plošných spojov musia byť niektoré prechodové otvory pripojené k vrstvám 1 až 10 a iný prechodový otvor musí byť pripojený k vrstvám 7 až 16; tento dizajn nie je vhodný pre slepé otvory, ale je vhodný na spätné vŕtanie).
Ako vykonať vŕtanie dosky plošných spojov (PCB)?
Proces spätného vŕtania
1. Na vyhľadanie prvého otvoru použite pozičný otvor na doske plošných spojov, ktorý je súčasťou balenia.
2. Pred pokovovaním použite suchú membránu na utesnenie otvoru.
3. Otvor napudrujte meďou, aby ste vytvorili vodiaci obvod.
4. Vytvorte vonkajšiu grafiku na doske plošných spojov.
5. Po vytvorení vzoru vonkajšej vrstvy sa grafická doska vykoná na doske plošných spojov. Pred týmto procesom je dôležité utesniť otvor pre umiestnenie suchou membránou.
6. Na zarovnanie zadného vrtu použite umiestňovacie otvory z prvého vrtu a potom pomocou vrtáka vyvŕtajte galvanicky pokovované otvory, ktoré si vyžadujú tento postup.
7. Po konečnom vŕtaní je potrebné dosku očistiť, aby sa odstránili všetky prípadné zvyšky vrtákov.
8. Po overení dosky a zlepšení integrity signálu venujte zvýšenú pozornosť tomu, či sa vŕtanie vykonáva správnym spôsobom.
Otestujte si vŕtačky do chrbta
Po dokončení frézovania sa musíme uistiť, že zadné vŕtačky boli správne nastavené. Aby ste to overili, zapnite všetky vrstvy. Uvidíte, že okraj prechodov má dve farby. Prvá alebo počiatočná vrstva je zobrazená červenou farbou, zatiaľ čo posledná vrstva je zobrazená modrou farbou. Prechody s prevŕtanými otvormi sa dajú jednoducho rozlíšiť od ostatných prechodov. Viditeľné sú iba zadné vŕtané prechody s dvoma farbami.
Po výbere umiestnenia z hlavnej ponuky kliknite na položku Tabuľka podrobných informácií a zistite, koľko prechodov, PTH a ďalších prehliadok bolo vykonaných.
Technické ťažkosti procesu spätného vŕtania.
1.Ovládanie hĺbky spätného vŕtania
Pre presné spracovanie slepých prechodov je kľúčová kontrola hĺbky spätného vŕtania. Tolerancia hĺbky spätného vŕtania je do značnej miery ovplyvnená presnosťou zariadenia na spätné vŕtanie a toleranciou hrúbky média. Presnosť spätného vŕtania však môžu ovplyvniť aj vonkajšie premenné, ako je odpor vŕtania, uhol hrotu vrtáka, kontaktný efekt medzi krycou doskou a meracím zariadením a deformácia dosky. Pre dosiahnutie najlepších výsledkov a riadenie presnosti spätného vŕtania je nevyhnutné vybrať si počas výroby správne materiály a techniky vŕtania. Konštruktéri môžu zaručiť vysokokvalitný prenos signálu a vyhnúť sa problémom s integritou signálu dôkladným riadením hĺbky spätného vŕtania.
2. Kontrola presnosti spätného vŕtania
Presná kontrola spätného vŕtania je kľúčová pre kontrolu kvality dosky plošných spojov v následných procesoch. Spätné vŕtanie zahŕňa sekundárne vŕtanie na základe priemeru pôvodného otvoru vrtáka a presnosť sekundárneho vŕtania je kľúčová. Presnosť zhody sekundárneho vŕtania môže byť ovplyvnená množstvom premenných, ako je rozťahovanie a sťahovanie dosky, presnosť stroja a techniky vŕtania. Je nevyhnutné zabezpečiť, aby bol postup spätného vŕtania presne riadený, aby sa minimalizovali chyby a zachoval ideálny prenos a integrita signálu.
Najdôležitejším a najnáročnejším krokom je vŕtanie, pretože aj malá chyba môže viesť k značnému poškodeniu. Pred zadaním objednávky by ste mali zvážiť zručnosti výrobcu DPS. Richfulljoy ponúka dosky s vŕtaním za prijateľné ceny a špecializuje sa na montáž prototypov DPS. Medzi naše výhody patria rýchle dodacie lehoty a vysoká spoľahlivosť. Richfulljoy, známy výrobca DPS v Číne, má všetky potrebné znalosti a schopnosti, aby vám pomohol. Ak máte akékoľvek návrhy týkajúce sa montáže DPS alebo prototypu, kontaktujte nás: mkt-2@rich-pcb.com
