การวิเคราะห์เทคโนโลยีการเจาะรูด้านหลังในการออกแบบ PCB ความเร็วสูง

ประการแรก ส่วนประกอบของระบบเชื่อมต่อความเร็วสูงมีดังนี้:

(1) การบรรจุชิป: โดยปกติความกว้างของการเดินสาย PCB ภายในพื้นผิวการบรรจุชิปจะแคบกว่า PCB ทั่วไปมาก ทำให้การควบคุมอิมพีแดนซ์ทำได้ยาก

(2) รูเชื่อมต่อ PCB: รูเชื่อมต่อ PCB มักเป็นผลกระทบแบบคาปาซิทีฟที่มีอิมพีแดนซ์ลักษณะต่ำ และควรให้ความสำคัญและปรับให้เหมาะสมที่สุดในการออกแบบ PCB

(3) ตัวเชื่อมต่อ: การออกแบบการเชื่อมต่อทองแดงภายในตัวเชื่อมต่อได้รับอิทธิพลจากทั้งความน่าเชื่อถือทางกลและประสิทธิภาพทางไฟฟ้า ดังนั้นควรหาความสมดุลระหว่างทั้งสอง

โดยปกติแล้ว รูเชื่อมต่อบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB via) จะถูกออกแบบให้เป็นรูทะลุ (จากพื้นผิวด้านบนไปยังชั้นล่างสุด) เมื่อเส้นเชื่อมต่อบนแผ่นวงจรพิมพ์ที่เชื่อมต่อกับรูนั้นถูกวางตำแหน่งใกล้กับชั้นบนสุดมากขึ้น จะเกิดการแยกออกเป็น "ส่วนปลาย" ที่รูเชื่อมต่อบนแผ่นวงจรพิมพ์ ทำให้เกิดการสะท้อนของสัญญาณและส่งผลกระทบต่อคุณภาพของสัญญาณ ผลกระทบนี้จะรุนแรงมากขึ้นกับสัญญาณที่มีความเร็วสูง

เทคโนโลยีการเจาะย้อนกลับ หมายถึงการใช้เทคนิคการเจาะควบคุมความลึก โดยใช้เทคนิคการเจาะรองเพื่อเจาะผนังรูเชื่อมต่อหรือรูส่งสัญญาณให้เรียบร้อย

ดังแสดงในรูปด้านล่าง หลังจากเจาะรูทะลุแล้ว ส่วนเกินของรูทะลุบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) จะถูกกำจัดออกโดยการเจาะรูซ้ำจาก "ด้านหลัง" แน่นอนว่าเส้นผ่านศูนย์กลางของดอกสว่านเจาะควรมีขนาดใหญ่กว่าขนาดของรูทะลุ และระดับความคลาดเคลื่อนของความลึกในการเจาะควรยึดหลักการ "ไม่ทำให้การเชื่อมต่อระหว่างรูบนแผ่นวงจรพิมพ์กับสายไฟเสียหาย" เพื่อให้มั่นใจว่า "ความยาวของส่วนที่เหลืออยู่นั้นน้อยที่สุดเท่าที่จะเป็นไปได้" ซึ่งเรียกว่า "การเจาะควบคุมความลึก"

แผนภาพแสดงส่วนประกอบของ BackDrill แบบทะลุรู

ภาพด้านบนเป็นแผนภาพแสดงขั้นตอนการเจาะรูทะลุ (BackDrill) ด้านซ้ายเป็นรูทะลุสัญญาณปกติ ส่วนด้านขวาเป็นแผนภาพแสดงรูทะลุหลังจากทำการเจาะรูทะลุแล้ว โดยแสดงให้เห็นการเจาะจากชั้นล่างสุดขึ้นไปจนถึงชั้นสัญญาณที่เส้นทางของวงจรอยู่

เทคโนโลยีการเจาะย้อนกลับสามารถขจัดผลกระทบจากความจุไฟฟ้าแฝงที่เกิดจากส่วนที่เหลืออยู่ของผนังรู ทำให้มั่นใจได้ถึงความสม่ำเสมอระหว่างการเดินสายไฟและความต้านทานที่รูทะลุในช่องเชื่อมต่อ ลดการสะท้อนของสัญญาณ และด้วยเหตุนี้จึงช่วยปรับปรุงคุณภาพของสัญญาณ

ปัจจุบัน การเจาะรูด้านหลัง (Backdrill) เป็นเทคโนโลยีที่คุ้มค่าที่สุดและมีประสิทธิภาพมากที่สุดในการปรับปรุงประสิทธิภาพการส่งผ่านสัญญาณในช่องสัญญาณ อย่างไรก็ตาม การใช้เทคโนโลยีการเจาะรูด้านหลังจะทำให้ต้นทุนการผลิต PCB เพิ่มขึ้นในระดับหนึ่ง

การเจาะรูด้านหลังประกอบด้วย 2 ประเภท ได้แก่ การเจาะรูด้านหลังด้านเดียว และการเจาะรูด้านหลังสองด้าน

การเจาะรูด้านเดียวสามารถแบ่งออกเป็น การเจาะรูจากด้านบนหรือด้านล่าง รูสำหรับเสียบขาของตัวเชื่อมต่อจะต้องเจาะจากด้านตรงข้ามกับด้านที่ต้องการเชื่อมต่อเท่านั้น เมื่อมีการจัดวางตัวเชื่อมต่อสัญญาณความเร็วสูงทั้งบนและล่างของแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) จะต้องเจาะรูจากสองด้าน

1) ลดสัญญาณรบกวน

2) ปรับปรุงความสมบูรณ์ของสัญญาณ;

3) ความหนาของแผ่นไม้ในพื้นที่ลดลง

4) ลดการใช้ vias แบบฝัง/ซ่อน เพื่อลดความยุ่งยากในการผลิต PCB

การเจาะย้อนกลับมีบทบาทอย่างไร?

หน้าที่ของการเจาะทะลุคือการเจาะรูส่วนที่ไม่มีการเชื่อมต่อหรือฟังก์ชันการส่งผ่านใดๆ เพื่อหลีกเลี่ยงการสะท้อน การกระเจิง ความล่าช้า ฯลฯ ในการส่งสัญญาณความเร็วสูง

กระบวนการเจาะย้อนกลับ

ก. บนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) มีรูสำหรับกำหนดตำแหน่ง ซึ่งใช้สำหรับกำหนดตำแหน่งการเจาะครั้งแรกและการเจาะรูแรกของแผ่นวงจรพิมพ์

b. ทำการชุบโลหะแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) หลังจากเจาะรูแรกเสร็จแล้ว และปิดผนึกรูด้วยฟิล์มแห้งก่อนทำการชุบโลหะ

ค. สร้างลวดลายภายนอกบนแผ่นวงจรพิมพ์ชุบไฟฟ้า (PCB)

d. ดำเนินการชุบโลหะด้วยไฟฟ้าตามลวดลายบนแผ่นวงจรพิมพ์ (PCB) หลังจากขึ้นรูปชั้นนอกสุดเสร็จแล้ว

e. ใช้รูกำหนดตำแหน่งที่ใช้ในการเจาะครั้งแรกสำหรับการกำหนดตำแหน่งการเจาะย้อนกลับ และใช้ใบสว่านสำหรับการเจาะย้อนกลับ

f. ล้างรูที่เจาะด้านหลังด้วยน้ำเพื่อกำจัดเศษวัสดุจากการเจาะที่เหลืออยู่ภายใน