2025-08-15
ในการแข่งขันเพื่อสร้างอิเล็กทรอนิกส์ที่เล็กและรวดเร็วขึ้น จากสถานีฐาน 5G ไปยังสวิตช์ศูนย์ข้อมูล ความสมบูรณ์แบบของสัญญาณเป็นข้อขัดขวางที่สุดที่มีชั้นหนาแน่น และเส้นทางเล็กๆช่องทางเล็กๆ ที่ไม่ใช้ใช้งาน ทําหน้าที่เหมือนแอนเทนน์ สะท้อนสัญญาณ ส่งผลให้เกิดเสียงสลับและการทํางานที่ลดความเร็วในการออกแบบความเร็วสูง (> 10Gbps)การเจาะย้อนหลัง เป็นเทคนิคการผลิตความแม่นยําที่กําจัดสตับเหล่านี้ เพื่อให้สัญญาณไหลผ่านได้อย่างไร้ขัดขวาง
คู่มือนี้อธิบายว่าการเจาะกลับทํางานอย่างไร บทบาทที่สําคัญของมันใน HDI PCBs และทําไมมันจึงจําเป็นต่อการใช้งานความถี่สูงที่ทันสมัย ไม่ว่าจะเป็นการออกแบบสําหรับ 5Gหรือระบบอากาศการเข้าใจการเจาะหลังเป็นกุญแจในการเปิดตัว อิเล็กทรอนิกส์ที่น่าเชื่อถือและมีประสิทธิภาพสูง
การเจาะหินหลังใน PCB HDI คืออะไร?
การเจาะกลับ (หรือ ราคาเจาะกลับ) เป็นกระบวนการเฉพาะเจาะจงที่กําจัดส่วนที่ไม่ได้ใช้ผ่านส่วนที่เรียกว่า ราคาเจาะ จาก PCBs HDI. Vias เป็นรูเล็ก ๆ ที่เชื่อมต่อชั้นใน PCBแต่เมื่อมันขยายออกไปนอกชั้นที่กําหนดไว้, สตับที่เกินจะเป็นปัญหา:
a. การสะท้อนสัญญาณ: สตับทําหน้าที่เป็นสายการส่งสัญญาณที่ไม่ตรงกัน, กระโดดสัญญาณกลับและสร้างเสียงดัง (เสียงแหวน) ในวงจรความเร็วสูง
b.Crosstalk: Stubs กระจายพลังงานไฟฟ้าแม่เหล็ก, การแทรกแซงกับรอยที่อยู่ใกล้เคียง.
c. ความผิดพลาดในเวลา: สัญญาณที่สะท้อนออกมาทําให้เกิดการกระแทก กระทบต่อความสมบูรณ์ของข้อมูลในโปรโตคอล เช่น PCIe 6.0 หรือ 100G Ethernet
การเจาะกลับเป้าหมายสตับเหล่านี้ โดยเจาะจากด้านหลังของ PCB เพื่อตัดเส้นทางไปตามความยาวที่ต้องการอย่างแม่นยํา ผลลัพธ์ สัญญาณที่สะอาดลง การขัดขวางที่ลดลง และการสนับสนุนอัตราการส่งข้อมูลที่เร็วขึ้น.
วิธี การ ดัด ด้าน หลัง: ขั้น ต่ํา ต่อ ขั้น ต่ํา
1.ระบุตําแหน่งของสตับ: โดยใช้ไฟล์การออกแบบ PCB (Gerber หรือ ODB++) วิศวกรแผนที่ vias ด้วยสตับสตับเป็นเรื่องที่พบบ่อยในช่องบอด (เชื่อมต่อชั้นภายนอกกับชั้นภายใน) ที่ขยายไปเกินชั้นเป้าหมาย.
2กําหนดปารามิเตอร์การเจาะ: ความลึกของเจาะถูกปรับให้ออกเพียง stub, หยุดอย่างแม่นยําที่ชั้นเป้าหมาย.02mm เพื่อหลีกเลี่ยงการทําลายร่องรอยกิจกรรมหรือการเคลือบ.
3.การเจาะแม่นยํา: เครื่องจักร CNC ที่มีเครื่องเจาะปลายเพชร (สําหรับ vias ขนาดเล็ก) หรือเครื่องเจาะคาร์ไบด์ (สําหรับ vias ขนาดใหญ่) ตัดสตับ ความเร็วของสปินด์จะตั้งแต่ 30,000 ~ 60,000 RPM เพื่อรับรองการตัดที่สะอาด
4การล้างและทําความสะอาด: พื้นที่เจาะถูกแปรงหรือถักเพื่อกําจัดเศษขยะ, ป้องกันวงจรสั้น
5การตรวจสอบ: ระบบรังสีเอ็กซ์หรือระบบแสงตรวจสอบการถอดสตับและตรวจสอบความเสียหายของชั้นรอบ ๆ
ความ ยาว ของ สตับ: เหตุ ใด มัน สําคัญ
ความยาวของสตับมีผลต่อคุณภาพสัญญาณโดยตรง โดยเฉพาะกับความถี่สูง
a. สตับขนาดเพียง 1 มิลลิเมตร สามารถทําให้สัญญาณสะท้อน 30% ในระดับ 10GHz
b. ในระดับ 28GHz (5G mmWave) แม้กระทั่ง 0.5mm stubs ก็จะนําการสั่นสะเทือนและการสูญเสียการใส่ที่วัดได้
ตารางด้านล่างแสดงให้เห็นว่าความยาวของ stub มีผลต่อการทํางานใน 50Ω HDI PCB:
| ความยาวของสตับ | การสะท้อนสัญญาณที่ 10GHz | การสูญเสียการใส่ที่ 28GHz | การเพิ่ม Jitter ใน 100G Ethernet |
|---|---|---|---|
| 0mm (ถักกลับ) | < 5% | <0.5dB/นิ้ว | < 1ps |
| 0.5 มม. | 15~20% | 1.2 ∙ 1.5dB/นิ้ว | 3 ¢ 5ps |
| 1.0 มม. | 30~40% | 2.0 ∙ 2.5dB/นิ้ว | 8?? 10ps |
| 2.0 มม. | 60~70% | 3.5 ∙4.0dB/นิ้ว | >15ps |
ข้อดีสําคัญของการเจาะหลังใน PCB HDI
การเจาะกลับเปลี่ยนผลงานของ PCB HDI ทําให้มีความสามารถที่เป็นไปไม่ได้ในแบบออกแบบความเร็วสูง:
1การปรับปรุงความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ
โดยการกําจัดสตับบอล การเจาะหลังลด:
a.การสะท้อน: สัญญาณเดินทางโดยไม่กระโดด โดยรักษาขนาดและรูปร่าง
b.Ringing: การสั่นสะเทือนที่เกิดจากการสะท้อนสะเทือนถูกลดลงอย่างน้อย, สําคัญสําหรับการปรับปรุงความกว้างของแรงกระแทกในอิเล็กทรอนิกส์พลังงาน.
c.Jitter: การเปลี่ยนแปลงเวลาในกระแสข้อมูลถูกลดลง เพื่อให้แน่ใจว่ามีการปฏิบัติตามมาตรฐานที่เข้มงวด (เช่น IEEE 802.3bs สําหรับ 400G Ethernet)
2. การขัดขวางไฟฟ้าแม่เหล็ก (EMI)
ช่องทางที่ไม่มีสตับจะออกรังสีพลังงานไฟฟ้าน้อยลง ทําให้ EMI ลดลงได้สองวิธี
a.การปล่อยไฟฟ้า: ช่องทางไม่ทํางานเป็นแอนเทนน์อีกต่อไป ลดการรบกวนกับส่วนประกอบอื่น ๆ
b.ความเปราะบาง: PCB จะไม่ค่อยมีแนวโน้มที่จะรับเสียงจากภายนอก ซึ่งเป็นข้อดีสําคัญในเครื่องบินและอุปกรณ์การแพทย์
การศึกษากรณีของ PCB สถานีฐาน 5G พบว่าการเจาะกลับลด EMI 40% ทําให้สามารถปฏิบัติตามมาตรฐาน EMC ที่เข้มงวด (เช่น CISPR 22).
3การสนับสนุนอัตราข้อมูลที่สูงกว่า
การเจาะกลับเป็นตัวช่วยสําหรับอินเตอร์เฟซความเร็วสูงรุ่นต่อไป:
a.5G mmWave (2860GHz): Stubs จะทําลายสัญญาณในวงจรการสร้างรังสี; การเจาะกลับให้ความมั่นใจในการสื่อสาร
b.PCIe 6.0 (64Gbps): งบประมาณ jitter ที่คับ (<1ps) ต้องการช่องทางที่ไม่มี stub เพื่อรักษาความสมบูรณ์แบบของข้อมูล
c. AI Accelerators: อินเตอร์เฟซความจําความถี่สูง (HBM) ขึ้นอยู่กับการเจาะกลับเพื่อรองรับอัตราการส่งข้อมูล 200+ Gbps
4การปรับปรุงความน่าเชื่อถือใน PCB HDI หลายชั้น
PCB HDI ที่มี 8 หน่วย 12 ชั้นพึ่งพากับหลายร้อยช่อง
a. ลดการสื่อสารทางสายต่อสายกัน 50%~60% ในระบบที่หนาแน่น
บี ป้องกันการทําลายสัญญาณในระยะอุณหภูมิ (-40 °C ถึง 125 °C) ที่สําคัญสําหรับการใช้ในรถยนต์และอุตสาหกรรม
ปัจจัย ที่ มี ผล ต่อ ความ สําเร็จ ใน การ ดัด หลัง
การบรรลุการเจาะหลังที่แม่นยําและมีประสิทธิภาพ ขึ้นอยู่กับการควบคุมวัสดุ อุปกรณ์และการออกแบบอย่างละเอียด
1วัสดุ PCB และความหนา
a.ประเภทของพื้นฐาน: FR-4 (มาตรฐาน) ง่ายต่อการเจาะกว่าวัสดุที่มี Tg สูง (เช่น Megtron 6) หรือเซรามิก ซึ่งต้องการเจาะที่คมและความเร็วที่ช้ากว่าเพื่อหลีกเลี่ยงการเจาะ
b.หนาทองแดง: ทองแดงหนา (2 4 oz) เพิ่มการสกัดเจาะและต้องการแรงผลักดันที่สูงกว่า, เสี่ยงที่เหลือ stub ถ้าไม่ปรับขนาด.
c. ความหนาทั้งหมด: PCB ที่หนากว่า (> 2 มม.) ต้องการการเจาะที่ยาวนานและการควบคุมความลึกที่เข้มข้นเพื่อหลีกเลี่ยงการเจาะเกินในชั้นที่ใช้งาน
2ผ่านการออกแบบและขนาด
a.เส้นทางเส้นทาง: เส้นทางขนาดเล็ก (0.2 ∼0.5 มม.) ต้องการการเจาะขนาดเล็กและความละเอียดสูงกว่า; เส้นทางขนาดใหญ่ (0.5 ∼1.0 มม.) เป็นที่อภัยมากขึ้น แต่ยังต้องความละเอียดความละเอียดที่แน่น.
b.คุณภาพการเคลือบ: การเคลือบทองแดงที่ไม่เท่าเทียมกันภายในช่องทางสามารถทําให้การเจาะเคลื่อนไหว, อนุญาตให้มีส่วนเล็ก ๆ น้อย ๆ. การเคลือบ ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold) เป็นสิ่งที่ชอบสําหรับความเหมือนกันของมัน
c. สตับความยาวเป้าหมาย: สตับเป้าหมายที่สั้นกว่า (<0.3 มม.) ต้องการการเจาะที่แม่นยํากว่าที่ยาวกว่า, เพิ่มความซับซ้อนของการผลิต.
3อุปกรณ์และความละเอียด
a.CNC Drill ความแม่นยํา: เครื่องจักรต้องบรรลุการควบคุมความลึก ± 0.01mm และความแม่นยําตําแหน่ง ± 0.02mm ระบบที่ก้าวหน้าใช้เซ็นเซอร์ความลึกเลเซอร์สําหรับการปรับในเวลาจริง
b.การเลือกบิตเจาะ: บิตที่มีเคลือบเพชรทํางานดีที่สุดสําหรับ vias เล็กในวัสดุ Tg สูง; บิตคาร์ไบด์มีประสิทธิภาพต่อค่าใช้จ่ายสําหรับ vias ใหญ่ใน FR-4.
c. Cooling: การเจาะความเร็วสูงสร้างความร้อน; การเย็นด้วยอากาศหรือหมอกป้องกันการละลายธาตุและการทําลายของเครื่องเจาะ
4การตรวจสอบและควบคุมคุณภาพ
a. การตรวจสอบด้วยรังสีเอ็กซ์: ตรวจสอบการกําจัดสตับโดยการถ่ายภาพผ่านส่วนตัดตรง, สําคัญสําหรับช่องซ่อนอยู่ในชั้นภายใน
b.การทดสอบ TDR: Time-Domain Reflectometry วัดความผิดต่อเนื่องของอุปสรรค, ยืนยันว่าการเจาะกลับได้กําจัดการสะท้อน
c. การวิเคราะห์ส่วนข้าม: การตรวจสอบด้วยกล้องจุลินทรีย์ ให้แน่ใจว่าไม่มีส่วนที่เหลือของกระดูก และว่าชั้นใกล้เคียงไม่เสียหาย
การเจาะหินกลับ vs การแก้ไขทางเลือก
ขณะที่การเจาะกลับมีประสิทธิภาพสูง มีวิธีอื่น ๆ ที่มีข้อเสี่ยง:
| วิธีการ | วิธี การ | ข้อดี | ข้อเสีย | ดีที่สุดสําหรับ |
|---|---|---|---|---|
| การเจาะหลัง | กําจัดสตับโดยการเจาะแม่นยํา | กําจัดสตับทั้งหมด; ราคาถูก | ต้องการความสามารถในการผลิต HDI | การออกแบบขนาดใหญ่และความเร็วสูง |
| เส้นทางตาบอด | Vias จบที่ชั้นเป้าหมาย (ไม่มี stub) | ไม่มีสตับสําหรับการเริ่มต้น; เหมาะสําหรับเสียงดี | ราคาแพงกว่าสายไฟฟ้าธรรมดา | อุปกรณ์ขนาดเล็กลง (อุปกรณ์ที่ใส่ได้) |
| การเติม epoxy ที่นําไฟ | เติมสตับด้วย epoxy ที่ไม่นําไฟ | ง่าย; งานสําหรับการออกแบบความเร็วต่ํา | เพิ่มความจุ ไม่เกิน > 10Gbps | PCB ราคาถูก ความถี่ต่ํา |
การเจาะกลับทําให้เกิดความสมดุลที่ดีที่สุดของประสิทธิภาพ ค่าใช้จ่าย และความสามารถในการปรับขนาด สําหรับการใช้งาน HDI ความเร็วสูงส่วนใหญ่
การใช้งานที่การเจาะหลังเป็นสิ่งจําเป็น
การเจาะกลับไม่ได้เป็นข้อตกลงในอุตสาหกรรมที่ผลักดันขั้นต่ําของความเร็วของข้อมูลและการลดขนาดเล็ก:
1. โครงสร้างพื้นฐาน 5G
สถานีฐาน: การเจาะกลับให้แน่ใจว่าสัญญาณ 28GHz และ 39GHz จะถึงแอนเทนนาโดยไม่เสียสภาพ
เซลล์ขนาดเล็ก: หนาแน่นผ่านการวางแผนในห่อคอมแพคต์พึ่งพาการเจาะหลังเพื่อหลีกเลี่ยงการกระแทก
2. ศูนย์ข้อมูล
สวิตช์ / รูเตอร์: อินเตอร์เฟซอีเทอร์เน็ต 400G / 800G ต้องการการเจาะกลับเพื่อตอบสนองมาตรฐาน jitter
เซอร์เวอร์ AI: การเชื่อมต่อความกว้างแบนด์เวทสูงระหว่าง GPU และความจําขึ้นอยู่กับสเต็ปฟรีไวส์สําหรับอัตราการส่งข้อมูล 200+ Gbps
3การบินและอวกาศและการป้องกัน
ระบบราดาร์: ราดาร์รถยนต์ 77GHz และราดาร์ทหาร 100GHz ใช้การเจาะกลับเพื่อรักษาความสมบูรณ์แบบของสัญญาณในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง
เครื่องบิน: EMI ที่ลดลงจากการเจาะด้านหลังรับประกันการสื่อสารที่น่าเชื่อถือในระบบเครื่องบินที่กระตุ้นเสียงดัง
4อิเล็กทรอนิกส์รถยนต์
ADAS Sensors: LiDAR และกล้อง PCB ใช้การเจาะกลับเพื่อรองรับการเชื่อมต่อข้อมูลความเร็วสูงกับ ECUs
ข้อมูลบันเทิง: 10Gbps Ethernet ของรถยนต์ขึ้นอยู่กับการเจาะหลังสําหรับการเชื่อมต่อในรถยนต์
แนวทางที่ดีที่สุดสําหรับการนําการเจาะกลับ
เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการเจาะกลับให้สูงสุด ติดตามแนวทางต่อไปนี้:
1.การออกแบบเพื่อการผลิต (DFM):
กําหนดเป้าหมายความยาว stub (<0.3mm สําหรับการออกแบบ > 25Gbps)
หลีกเลี่ยงการวาง vias ใกล้รอยสําคัญเพื่อทําให้การเจาะง่ายขึ้น
รวมข้อมูลความลึกในการเจาะในไฟล์ Gerber
2พาร์ทเนอร์กับผู้ผลิตที่มีประสบการณ์:
เลือกผู้เชี่ยวชาญ HDI ที่มีความสามารถในการเจาะหลัง (เช่น การควบคุมความลึก ± 0.01mm)
ยืนยันกระบวนการตรวจสอบ (X-ray, TDR) เพื่อรับรองคุณภาพ
3.ทดสอบเร็วและบ่อย:
รูปแบบต้นแบบที่มีการเจาะหลัง เพื่อตรวจสอบการปรับปรุงสัญญาณ
ใช้เครื่องมือจําลอง (เช่น Ansys HFSS) เพื่อจําลองการกระแทกของ stub ก่อนการผลิต
แนวโน้มในอนาคตในการเจาะหลัง
ในขณะที่อัตราการส่งข้อมูลกําลังพุ่งไปยัง 1Tbps เทคโนโลยีการเจาะกลับกําลังพัฒนา
a.Laser Back Drilling: ไลเซอร์ความเร็วสูงสุด (femtosecond) ทําให้สามารถเจาะได้ต่ํากว่า 0.1mm โดยการเสียหายจากความร้อนอย่างน้อย
b.AI-Driven Drilling: การเรียนรู้เครื่องยนต์ปรับปรุงเส้นทางและความเร็วในการเจาะในเวลาจริง ลดความบกพร่อง 30% ~ 40%
c. การตรวจสอบแบบบูรณาการ: ระบบ X-ray ในสายคู่กับเครื่องเจาะหลังให้ผลตอบสนองทันที ลดอัตราการใช้เศษขยะ
FAQ
ถาม: ความยาวสตับขั้นต่ําที่ต้องการการเจาะกลับคืออะไร?
ตอบ: สําหรับอัตราการส่งข้อมูล > 10Gbps สตับใด ๆ > 0.3 มม ควรถูกเจาะกลับ ณ 50Gbps + แม้กระทั่งสตับ 0.1 มม จะทําให้การทําลายสัญญาณที่วัดได้
คําถาม: การเจาะหลัง ทําให้ PCB ผ่อนคลายไหม?
คํา ตอบ: ไม่ ถ้า ทํา อย่าง ถูก ต้อง เครื่อง บด ใหม่ ๆ จะ ถอน เพียง หน่อ หน่อ หน่อ หน่อ หน่อ หน่อ หน่อ หน่อ
คําถาม: การเจาะหลังเพิ่มค่าใช้จ่าย PCB มากน้อยแค่ไหน?
A: การเจาะกลับเพิ่มค่าใช้จ่าย HDI PCB มากกว่า 10 ~ 15% เนื่องจากอุปกรณ์และการตรวจสอบที่เชี่ยวชาญ
Q: สามารถใช้การเจาะกลับบน PCB HDI ที่ยืดหยุ่นได้หรือไม่?
ตอบ: ใช่ แต่ ต้อง ระวัง เพราะ พอลิ ไม ด (polyimide) ที่ มี ความ อ่อนโยน จะ ทํา ให้ ความ เร็ว ใน การ บีร อน ต่ํา ลง และ หน่วย บีร อน ต่ํา ลง เพื่อ ป้องกัน การ แดง.
คําถาม: มาตรฐานอะไรที่กํากับคุณภาพการเจาะกลับ?
A: IPC-6012 (ส่วนที่ 8.3) ระบุความต้องการสําหรับการเจาะผ่าน stubs และการเจาะหลัง, รวมถึงความละเอียดความละเอียดและวิธีการตรวจสอบ
สรุป
การเจาะกลับเป็นการปฏิวัติที่เงียบสงบ ในการผลิต PCB HDI ทําให้อิเล็กทรอนิกส์ความเร็วสูงและลดขนาด ที่นิยามเทคโนโลยีที่ทันสมัยมันแก้ปัญหาเรื่องความสมบูรณ์แบบของสัญญาณ ที่อาจทําให้ 5G สะดุดขณะที่มันเพิ่มความซับซ้อนต่อการผลิต, ผลประโยชน์ที่สะอาดสัญญาณ, ลด EMI, และสนับสนุนอัตราการส่งข้อมูลที่เร็วขึ้น
สําหรับวิศวกรและผู้ผลิต การเจาะกลับไม่ใช่ทางเลือกอีกต่อไป แต่เป็นความจําเป็นการเรียนรู้การเจาะหินกลับจะยังคงเป็นข้อดีสําคัญต่อการแข่งขัน.
ข้อสรุปสําคัญ: การเจาะกลับเปลี่ยน PCBs HDI จากขัดขวางเป็นตัวช่วยรับประกันว่าสัญญาณความเร็วสูง จะถึงจุดหมายโดยไม่เสียสละ ทําให้มันเป็นวีรบุรุษที่ไม่เป็นที่รู้จัก ของอิเล็กทรอนิกส์รุ่นใหม่.
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
