Backdrill it Baby - Как уменьшить искажения сигналов на вашей печатной плате

​

На протяжении многих лет инженеры разработали несколько подходов для борьбы с помехами, которые могут искажать целостность высокоскоростных цифровых сигналов в конструкциях обратного сверления печатных плат. И по мере того, как наши проекты преодолевают новые границы, также возрастает сложность наших методов борьбы с новыми вызовами. Сегодня скорость цифровых систем проектирования достигает ГГц, что создает более значительные проблемы, чем в прошлом. И с временем нарастания сигнала в пикосекундах, любое несоответствие импеданса, помехи в индуктивности или паразитной емкости могут негативно сказаться на целостности и качестве сигнала. Хотя существует множество источников, которые могут вызвать помехи сигналу, один конкретный источник, иногда упускаемый из виду, - это переходное отверстие (via). Читайте далее для получения дополнительной информации о том, как уменьшить искажения сигналов на печатных платах.

Скрытые опасности в простом переходном отверстии

Сигналы через переходные отверстия в платах с высокой плотностью соединений (HDI), печатных платах с большим количеством слоев и толстых магистральных/промежуточных платах могут страдать от добавленного джиттера, ослабления и более высоких показателей битовых ошибок (BER), что приводит к неправильной интерпретации данных на приемном конце.

Возьмем, к примеру, магистральные платы и дочерние карты. Когда речь заходит о разрывах импеданса, внимание при проектировании печатной платы часто уделяется соединителям между ними и материнской платой. Обычно эти соединители очень хорошо согласованы по импедансу, и настоящим источником разрыва являются переходные отверстия в дизайне ПП.

С увеличением скорости передачи данных увеличивается и количество искажений, вносимых структурами переходных отверстий (PTH), причем обычно это увеличение происходит по экспоненте и значительно превышает связанный с этим рост скорости передачи данных. Например, искажающее воздействие PTH-перехода при скорости передачи данных 6,25 Гбит/с часто более чем в два раза превышает таковое при 3,125 Гбит/с.

Наличие ненужных огрызков вверху и внизу, выступающих за их последний подключенный слой, заставляет переходы выглядеть как разрывы низкого импеданса. Один из способов, которыми инженеры преодолевают дополнительную емкость этих переходов, - это минимизация их длины, а следовательно, и снижение их импеданса. Здесь на помощь приходит обратное сверление.

Easy, Powerful, Modern

The world’s most trusted PCB design system.

Learn More

Поддержка обратным сверлением

Backdrilling используется как широко признанный, простой и эффективный метод для минимизации целостности сигнала канала путем удаления лишних частей переходных отверстий (стабов). Эта техника называется управляемым глубинным сверлением, которое использует стандартное оборудование для числового программного управления (ЧПУ) сверления. И эту технику можно применять к любому типу печатной платы, не только к толстым, как бэкплейны.

Процесс backdrilling включает использование сверла немного большего диаметра, чем тот, который использовался для создания исходного отверстия перехода, для удаления ненужных проводящих стабов. Это сверло обычно на 8 милов больше основного размера сверла, но многие производители могут соответствовать более строгим спецификациям.  

Необходимо помнить, что зазоры между дорожками и слоями должны быть достаточно большими, чтобы процедура backdrilling не просверливала дорожки и слои, расположенные рядом с переходным отверстием. Чтобы избежать просверливания дорожек и слоев, рекомендуется иметь зазор в 10 милов.

В целом, уменьшение длины стабов переходных отверстий с помощью backdrilling имеет множество преимуществ, включая:

• Снижение детерминированного джиттера на порядки, что приводит к снижению BER.

• Снижение затухания сигнала за счет улучшения согласования импедансов.

• Снижение излучения EMI/EMC с конца стаба и усиление полосы пропускания канала.

• Снижение возбуждения резонансных мод и перекрестных помех между переходными отверстиями.

• Минимизация влияния на дизайн и компоновку при более низких затратах на изготовление, чем при последовательном ламинировании.

Конструирование высокоскоростных печатных плат

Простые решения для сложных задач проектирования высокоскоростных печатных плат

Изучите предлагаемые решения

Сообщение о намерениях обратного сверления

По мере того как техника обратного сверления становится все более распространенной в приложениях высокоплотного соединения и высокоскоростного проектирования, также увеличиваются проблемы надежности, связанные с этой практикой. Некоторые из проблем, стимулирующих это, включают отсутствие руководящих принципов дизайна, допуски изготовления и обеспечение того, чтобы намерения дизайна были хорошо донесены до производителя в пакете документации на изготовление.

Так как же вы можете убедиться, что ваш производитель имеет всю необходимую информацию для успешного обратного сверления всех целевых переходных отверстий и компонентов PTH на вашей печатной плате? И как вы можете отслеживать множество уровней спецификаций обратного сверления на протяжении всего вашего проекта?

Что действительно нужно, так это простой визуальный инструмент настройки, интегрированный в правила вашего дизайна, который позволяет вам указывать различные конфигурации обратного сверления для выбранных объектов. А после этого вы можете просто позволить программному обеспечению сделать всю работу за вас, зная, какие переходные отверстия нужно обратно сверлить.Узнайте, насколько легко может быть обратное сверление в Altium Designer^®.

Ссылки: