Phân tích công nghệ khoan ngược trong thiết kế PCB tốc độ cao

Thứ nhất, các thành phần của một liên kết kết nối tốc độ cao bao gồm:

(1) Đóng gói chip: Thông thường, chiều rộng dây dẫn PCB bên trong chất nền đóng gói chip hẹp hơn nhiều so với PCB thông thường, khiến việc kiểm soát trở kháng trở nên khó khăn;

(2) Lỗ xuyên PCB: Lỗ xuyên PCB thường có hiệu ứng điện dung với trở kháng đặc trưng thấp và cần được tập trung và tối ưu hóa nhất trong thiết kế PCB;

(3) Đầu nối: Thiết kế của liên kết kết nối bằng đồng bên trong đầu nối chịu ảnh hưởng bởi cả độ tin cậy cơ học và hiệu suất điện, do đó cần tìm sự cân bằng giữa hai yếu tố này.

Thông thường, lỗ xuyên mạch in (PCB via) được thiết kế xuyên suốt (từ lớp trên cùng đến lớp dưới cùng). Khi đường dây dẫn nối với lỗ xuyên mạch được định tuyến gần lớp trên cùng hơn, hiện tượng phân nhánh "cục nhánh" sẽ xảy ra tại lỗ xuyên mạch của liên kết kết nối PCB, gây ra hiện tượng phản xạ tín hiệu và ảnh hưởng đến chất lượng tín hiệu. Ảnh hưởng này càng lớn đối với các tín hiệu ở tốc độ cao hơn.

Công nghệ khoan ngược đề cập đến việc sử dụng các phương pháp khoan kiểm soát độ sâu, sử dụng phương pháp khoan thứ cấp để khoan xuyên qua thành lỗ nối hoặc lỗ tín hiệu.

Như hình minh họa bên dưới, sau khi lỗ xuyên được tạo thành, phần thừa của lỗ xuyên PCB được loại bỏ bằng cách khoan lại từ "mặt sau". Tất nhiên, đường kính của mũi khoan ngược phải lớn hơn kích thước lỗ xuyên, và mức dung sai độ sâu của quá trình khoan phải dựa trên nguyên tắc "không làm hỏng kết nối giữa lỗ PCB và dây dẫn", đảm bảo "chiều dài phần thừa còn lại càng nhỏ càng tốt", được gọi là "khoan kiểm soát độ sâu".

Sơ đồ cấu tạo của phần khoan xuyên lỗ BackDrill.

Hình trên là sơ đồ minh họa phần khoan xuyên lỗ (BackDrill). Bên trái là lỗ xuyên tín hiệu thông thường, bên phải là sơ đồ minh họa lỗ xuyên sau khi khoan xuyên, cho thấy quá trình khoan từ lớp dưới cùng lên đến lớp tín hiệu nơi có đường dẫn.

Công nghệ khoan ngược có thể loại bỏ hiệu ứng điện dung ký sinh do các đoạn mạch thừa trên thành lỗ gây ra, đảm bảo tính nhất quán giữa dây dẫn và trở kháng tại lỗ xuyên suốt trong liên kết kênh, giảm phản xạ tín hiệu và do đó cải thiện chất lượng tín hiệu.

Khoan ngược hiện là công nghệ tiết kiệm chi phí nhất và hiệu quả nhất trong việc cải thiện hiệu suất truyền dẫn kênh. Việc sử dụng công nghệ khoan ngược sẽ làm tăng chi phí sản xuất PCB đến một mức độ nhất định.

Khoan ngược gồm 2 loại: khoan ngược một mặt và khoan ngược hai mặt.

Khoan một mặt có thể được chia thành khoan từ mặt trên hoặc mặt dưới. Lỗ PIN của chân cắm đầu nối chỉ có thể được khoan từ phía đối diện với mặt có vị trí kết nối. Khi các đầu nối tín hiệu tốc độ cao được bố trí trên cả mặt trên và mặt dưới của PCB, cần phải khoan hai mặt.

1) Giảm nhiễu tiếng ồn;

2) Cải thiện chất lượng tín hiệu;

3) Độ dày ván cục bộ giảm;

4) Giảm thiểu việc sử dụng lỗ xuyên chìm/lỗ xuyên mù để giảm độ khó trong sản xuất mạch in.

Vai trò của khoan ngược là gì?

Chức năng của việc khoan ngược là khoan xuyên qua các đoạn không có chức năng kết nối hoặc truyền dẫn để tránh phản xạ, tán xạ, trễ, v.v. trong truyền tín hiệu tốc độ cao.

Quá trình khoan ngược

a. Trên mạch in (PCB) có các lỗ định vị, được sử dụng để định vị vị trí khoan ban đầu và khoan lỗ đầu tiên trên mạch in;

b. Mạ điện mạch in sau khi khoan lỗ đầu tiên, và bịt kín lỗ định vị bằng màng khô trước khi mạ điện;

c. Tạo hoa văn bên ngoài trên mạch in mạ điện;

d. Tiến hành mạ điện tạo hoa văn trên mạch in sau khi đã tạo hoa văn lớp ngoài;

e. Sử dụng lỗ định vị đã được dùng cho lần khoan đầu tiên để định vị vị trí khoan ngược, và sử dụng lưỡi khoan để khoan ngược;

f. Rửa sạch lỗ khoan phía sau bằng nước để loại bỏ cặn khoan còn sót lại bên trong.