Domov > Zdroje > Blogy > Zpětné vrtání desek plošných spojů: Jak zlepšuje integritu signálu a snižuje rušení ve vysokorychlostních obvodech?

Zpětné vrtání desek plošných spojů: Jak zlepšuje integritu signálu a snižuje rušení ve vysokorychlostních obvodech?

2024-12-24Zpravodaj: SprintPCB

Tento článek se ponoří do definice, detailů procesu, technických výhod a výzev spojených se zpětným vrtáním desek plošných spojů a poskytne čtenářům praktické případové studie, které objasní aplikaci a dopad této technologie.

Definice zpětného vrtání desek plošných spojů

Zpětné vrtání, známé také jako vrtání s řízenou hloubkou, označuje proces vrtání ze zadní strany již opracovaného průchodu (via) za účelem odstranění nežádoucích výstupků. Zpětné vrtání účinně snižuje ztráty signálu a zlepšuje integritu signálu, čímž optimalizuje celkový výkon desky plošných spojů. Vrtání desek plošných spojů

Proč je nutné zpětné vrtání?

Při vysokorychlostním přenosu signálu mohou nadbytečné pahýly (úseky průchodu, které přesahují signálové vrstvy) způsobovat odrazy, rozptyl a zpoždění signálu, což vede ke zkreslení signálu. Zpětné vrtání tyto zbytečné pahýly eliminuje, snižuje nespojitosti signálu a zlepšuje jeho integritu, což minimalizuje rušení šumem a zvyšuje výkon obvodu.

Typický postup procesu:

Počáteční zpracování průchozích otvorů: Standardní metoda vrtání se používá k vytvoření průchozích otvorů, které se rozprostírají po celé tloušťce desky.
Sekundární zpětné vrtání: Vrták s větším průměrem se používá k opětovnému vrtání ze zadní strany a odstranění měděného pahýlu do stanovené hloubky.
Ověření přesnosti: Zajistěte, aby hloubka zpětného vrtání odpovídala konstrukčním specifikacím, aby nedošlo k poškození signálních vrstev.

Například v 10vrstvém provedení desky plošných spojů, kde je třeba signály přenášet pouze z vrstvy 1 do vrstvy 3, zanechává zpracování propojení pod vrstvou 3 pahýl. Zpětné vrtání se používá k odstranění přebytečné mědi pod vrstvou 3, čímž se snižuje vysokofrekvenční rušení.

Technické vlastnosti a konstrukční požadavky pro zpětné vrtání

Mezi klíčové technické parametry pro zpětné vrtání patří průměr vrtáku, hloubka otvoru, délka pahýlu a bezpečnostní vzdálenost. Níže jsou uvedena podrobná vysvětlení:

Průměr vrtáku

Průměr vrtáku pro zpětný otvor je obvykle o 0,15 až 0,2 mm větší než původní vrták pro průchod. Například, pokud je průměr vrtáku pro průchod 0,3 mm, měl by mít vrták pro zpětný otvor průměr 0,45 až 0,5 mm.

Řízení délky pahýlu

V ideálním případě by zpětné vrtání mělo odstranit všechny pahýly pod signálovými vrstvami, ale kvůli procesním tolerancím se zbývající délka pahýlu obvykle pohybuje od 2 do 12 mil. Příliš krátký pahýl může po pájení způsobit problémy s rozpojeným obvodem, proto je třeba najít rovnováhu mezi délkou pahýlu a integritou signálu.

Bezpečnostní vzdálenost

Mezera mezi hranou provrtaného otvoru a okolními stopami by měla být alespoň 10 mil. V extrémních případech ji lze snížit na 6 mil, ale to zvyšuje výrobní obtíže.

Tolerance procesu

Tolerance tloušťky hotové desky může ovlivnit přesnost hloubky vrtání. Například pokud je navržená tloušťka desky 4 mm, skutečná tloušťka se může pohybovat od 3,6 mm do 4,4 mm. Během výroby je nutné parametry vrtání upravit na základě skutečné tloušťky, aby byla zajištěna bezpečná vzdálenost od signálních vrstev.

Problémy s deskami plošných spojů řešené zpětným vrtáním desek plošných spojů

Snížení odrazů a rušení signálu: Odstraněním pahýlů (stubů) efektivně snižuje zpětné vrtání desek plošných spojů odrazy a rušení signálu během přenosu, čímž se zvyšuje čistota a stabilita signálu.
Zlepšená integrita signálu: Vrtání desek plošných spojů minimalizuje parazitní vliv kapacity a indukčnosti průchodů, čímž zajišťuje plný přenos vysokorychlostních signálů a zabraňuje jejich zkreslení.
Snížení přeslechů: U vysokofrekvenčních desek plošných spojů snižuje zpětné vrtání desek plošných spojů přeslechy zkrácením délky propojení, snížením elektrické vazby mezi sousedními stopami, čímž se snižuje rušení a zlepšuje čistota signálu.
Minimalizované rušení šumem: Odstraněním přebytečných segmentů Via snižuje zpětné vrtání desky plošných spojů zbytečné rušení signálu, čímž se zlepšuje kvalita přenosu desky plošných spojů.

Charakteristiky zpětného vrtání desek plošných spojů

Vhodné materiály: Vrtání desek plošných spojů se běžně používá u pevných desek plošných spojů, obvykle u těch s více než 8 vrstvami a tloušťkou desky větší než 2,5 mm. Při návrhu je důležité zvážit tloušťku desky a počet vrstev, aby se zajistila proveditelnost a efektivita vrtání desek plošných spojů.
Požadavky na průměr otvoru: Průměr otvoru vyvrtaného na desce plošných spojů je obvykle o 0,2 mm větší než původní průchod, aby se účinně odstranila přebytečná měď. Minimální průměr původního vrtaného otvoru je obvykle ≥0,3 mm.
Tolerance hloubky: Vrtání desek plošných spojů vyžaduje přesnou kontrolu hloubky otvoru, aby se zajistilo, že se odstraní pouze přebytečná měď, aniž by se poškodily potřebné vodivé vrstvy. To vyžaduje vrtací zařízení s vysoce přesnou kontrolou hloubky, obvykle s tolerancí hloubky v rozmezí ±0,05 mm.
Úvahy o návrhu: Během návrhu vrtání otvorů pro desku plošných spojů je zásadní zajistit dostatečnou vzdálenost mezi vrtanými otvory, okolními vodiči a kontaktními ploškami, aby se zabránilo poškození jiných částí obvodu.

Technologie zpětného vrtání desek plošných spojů zlepšuje integritu signálu přesným odstraněním přebytečných částí průchodů, čímž se snižuje rušení a zkreslení signálu. Proces zpětného vrtání však má vyšší požadavky na konstrukci a výrobu, vyžaduje přesné řízení hloubky a pečlivé uspořádání konstrukce, aby byla zajištěna jeho účinnost a spolehlivost.