Backdrill Cực Đỉnh - Cách Giảm Nhiễu Tín Hiệu trên PCB của Bạn

​

Trong nhiều năm, các kỹ sư đã phát triển một số phương pháp để xử lý những nhiễu có thể làm méo tính toàn vẹn của tín hiệu số tốc độ cao trong thiết kế khoan lùi bảng mạch in. Và khi các thiết kế của chúng ta đẩy ranh giới mới, độ phức tạp của các kỹ thuật của chúng ta cũng tăng lên để đối phó với những thách thức mới. Ngày nay, tốc độ của hệ thống thiết kế số đạt đến GHz, một tốc độ tạo ra nhiều thách thức nổi bật hơn so với quá khứ. Và với tốc độ biên ở picosecond, bất kỳ sự không liên tục về trở kháng, sự xáo trộn trong độ tự cảm hoặc dung kháng nhiễu có thể ảnh hưởng tiêu cực đến tính toàn vẹn và chất lượng tín hiệu. Mặc dù có nhiều nguồn có thể gây ra sự nhiễu tín hiệu, một nguồn cụ thể, đôi khi bị bỏ qua, là via. Đọc tiếp để biết thêm thông tin về cách giảm nhiễu tín hiệu PCB.

Những Nguy Hiểm Ẩn Giấu trong Via Đơn Giản

Via tín hiệu, trong Kết nối Mật độ Cao (HDI), bảng mạch in có số lớp cao, và backplanes/midplanes dày, có thể gặp phải sự gia tăng jitter, suy giảm, và tỷ lệ lỗi bit (BER) cao hơn dẫn đến dữ liệu bị hiểu nhầm ở phía cuối nhận.Lấy ví dụ về backplanes và daughter cards. Khi nói đến sự không liên tục về trở kháng, điểm chú ý với một bảng mạch thường là các kết nối giữa chúng và bo mạch chủ. Thông thường, các kết nối này được khớp trở kháng rất tốt, và nguồn gốc thực sự của sự không liên tục là các via thiết kế PCB.

Khi tốc độ dữ liệu tăng lên, lượng méo dạng được giới thiệu bởi cấu trúc via Plated-through holes (PTH) cũng tăng lên – thường ở một tốc độ mũ cao hơn nhiều so với tốc độ tăng dữ liệu liên quan. Ví dụ, hiệu ứng sản xuất méo dạng của một via PTH ở tốc độ dữ liệu 6.25 Gb/s thường hơn gấp đôi so với ở 3.125 Gb/s.

Sự hiện diện của các stub không cần thiết ở phía dưới và trên cùng mà kéo dài qua lớp kết nối cuối cùng của chúng khiến các via xuất hiện như là những không liên tục trở kháng thấp. Một cách mà kỹ sư vượt qua dung lượng thêm của các via này là giảm thiểu chiều dài của chúng và do đó giảm trở kháng của chúng. Đây là nơi mà backdrilling xuất hiện.

Hỗ Trợ Với Backdrilling

Backdrilling đã được sử dụng như một phương pháp được chấp nhận rộng rãi, đơn giản và hiệu quả để giảm thiểu tính toàn vẹn của tín hiệu kênh bằng cách loại bỏ các đoạn thừa của via. Kỹ thuật này được gọi là Khoan Độ Sâu Kiểm Soát, sử dụng thiết bị khoan số (NC) thông thường. Và kỹ thuật này có thể được áp dụng cho bất kỳ loại bảng mạch nào, không chỉ những cái dày như backplanes.

Quy trình backdrilling bao gồm việc sử dụng một mũi khoan có đường kính lớn hơn một chút so với mũi khoan được sử dụng để tạo lỗ via ban đầu để loại bỏ các đoạn dẫn không cần thiết. Mũi khoan này thường lớn hơn 8 mil so với kích thước khoan chính, nhưng nhiều nhà sản xuất có thể đáp ứng các thông số kỹ thuật chặt chẽ hơn.  

Người ta phải nhớ rằng, khoảng cách giữa các đường dẫn và mặt phẳng cần phải đủ lớn, để quy trình backdrilling không khoan qua các đường dẫn và mặt phẳng gần via đang được backdrill. Để tránh khoan qua các đường dẫn và mặt phẳng, nên có khoảng cách 10 mil.

Nói chung, việc giảm chiều dài của các đoạn via bằng backdrilling mang lại nhiều lợi ích, bao gồm:

• Giảm jitter xác định theo cấp số nhân, dẫn đến BER thấp hơn.

• Giảm suy hao tín hiệu do việc cải thiện sự khớp trở kháng.

• Giảm bức xạ EMI/EMC từ đầu đoạn thừa và một bộ khuếch đại băng thông kênh.

• Giảm kích thích các chế độ cộng hưởng và nhiễu chéo giữa các via.

• Giảm thiểu ảnh hưởng thiết kế và bố trí với chi phí sản xuất thấp hơn so với lớp phủ tuần tự.

Truyền đạt Ý định Khoan Ngược

Khi kỹ thuật khoan ngược ngày càng được sử dụng thường xuyên trong các ứng dụng Kết nối Mật độ Cao và Thiết kế Tốc độ Cao, các vấn đề về độ tin cậy liên quan đến phương pháp này cũng tăng lên. Một số vấn đề dẫn đến điều này bao gồm thiếu hướng dẫn thiết kế, dung sai sản xuất, và đảm bảo ý định thiết kế được truyền đạt rõ ràng cho nhà sản xuất trong gói sản xuất.

Vậy làm thế nào để bạn đảm bảo nhà sản xuất có tất cả thông tin cần thiết để khoan ngược thành công tất cả các vias mục tiêu và các thành phần PTH trên bảng mạch của bạn? Và bạn làm thế nào để theo dõi nhiều cấp độ của thông số khoan ngược trong thiết kế của mình?

Điều cần thiết là một công cụ cấu hình trực quan, đơn giản, được tích hợp vào quy tắc thiết kế của bạn, cho phép bạn chỉ định các cấu hình khoan ngược khác nhau cho các đối tượng được chọn. Sau đó, bạn chỉ cần để phần mềm làm việc cho bạn, biết đâu vias cần được khoan ngược.Xem cách khoan ngược dễ dàng như thế nào trong Altium Designer^®.

Tham khảo: