Die Backplane-Leiterplatte, auch Motherboard genannt, ist eine Art Grundplatine, die Funktionsplatinen wie Tochterplatinen oder Linecards trägt. Die Hauptaufgabe der Backplane-Platine besteht darin, Tochterplatinen aufzunehmen und die Funktionsplatinen mit Strom zu versorgen, sodass elektrische Verbindungen und Signalübertragung ermöglicht werden. Auf diese Weise kann die Systemfunktion durch das Zusammenspiel zwischen Backplane und ihren Tochterplatinen realisiert werden.
Mit der stetig steigenden Integrationsdichte von IC‑ (Integrated Circuit)‑Bauteilen und der wachsenden Anzahl von I/Os, zusammen mit den schnellen Fortschritten in der elektronischen Montage, der hohen Frequenz der Signalübertragung und der Entwicklung der Hochgeschwindigkeits-Digitalisierung, erweitern sich die Funktionen von Backplane-Leiterplatten schrittweise auf das Tragen von Funktionsplatinen, die Signalübertragung und die Stromverteilung. Um diese Funktionen zu realisieren, müssen Backplane-Leiterplatten höhere Anforderungen erfüllen, was die Lagenanzahl (20 bis 60 Lagen), die Leiterplattendicke (4 mm bis 12 mm), die Anzahl der Durchkontaktierungen (30.000 bis 100.000), die Zuverlässigkeit, die Frequenz und die Qualität der Signalübertragung betrifft.
Um derart hohe Leistungsanforderungen zu erfüllen, sieht sich die Herstellung von Backplane-Leiterplatten strengen Herausforderungen in Bezug auf Leiterplattendicke, Leiterplattengröße, Lagenanzahl, Ausrichtungsgenauigkeit, Rückbohrtiefe und Stubs gegenüber. Mit anderen Worten, alle genannten Aspekte sind zweifellos Schlüsselfaktoren in Bezug auf die Backplane-Fertigung. Dieser Artikel soll die wichtigsten Schwierigkeiten im Herstellungsprozess von Backplane-Leiterplatten aufzeigen und einige praktische Tipps auf Grundlage der mehr als zwanzigjährigen Fertigungserfahrung von PCBCart erläutern.
Ausrichtungssteuerung
Die Ausrichtungssteuerung ist die größte Fertigungsschwierigkeit bei der Herstellung von Ultra-Mehrlagenleiterplatten, da eine schlechte Ausrichtungssteuerung möglicherweise zu Kurzschlüssen führt.
Die Ausrichtungssteuerung wird von zahlreichen Verfahren und Elementen beeinflusst, von denen der Lagenaufbau am wichtigsten ist. Mehrlagige Leiterplatten weisen in der Regel drei Arten von Aufbauten auf: Mass-Lam, Pin-Lam und Thermoelement-Heizung.
Tipps:
• Die optimale Verbindungsart liegt im Pin-Lam-Verfahren, da sie keinen Schockeffekt auf die Kernplatte auslöst.
• Wenn Pin-Lam aufgrund bestimmter Einschränkungen nicht angewendet werden kann, sind Kupfer-Eisen-Nieten plus kurze Dübel eine gute Wahl.
• Da ein Pin-Lam-Schichtaufbau verwendet wird, ist die verwendete Kategorie der Pins von entscheidender Bedeutung. Beispielsweise stellen wir fest, dass vier Pins eine bessere Leistung erbringen als acht runde Pins und gleichzeitig die Anforderungen an die Ausrichtungssteuerung erfüllen.
Bohrtechnik
Aufgrund der großen Dicke der Rückwandplatine ist es möglich, dass der Bohrer zu kurz ist, um die Platine zu erreichen. Ein zu langer Bohrer hingegen neigt dazu, während des Bohrvorgangs zu brechen. Außerdem kann zu viel Staub das Loch verstopfen und Grate verursachen, was die Leistung der Rückwandleiterplatte erheblich beeinträchtigt.
Tipps:
• Die CCD-Methode sollte beim Bohren der Backplane-Platine angewendet werden, und die CCD-Markierung hängt von dem Loch ab, das durch das Röntgenbohren gebohrt wurde.
• Die Bohrtiefe kann durch den Einsatz einer leitfähigen Tiefenkontrolle präzise bestimmt werden.
Galvanikfähigkeit
Aufgrund der großen Dicke der Rückwandplatine wird auch das Aspektverhältnis hoch sein. Um eine ausreichende Kupfermenge im Loch sicherzustellen, ist bei unzureichender Eindringtiefe der Galvanisierung zwar genügend Kupfer im Lochinneren vorhanden, jedoch verbleibt zu viel Kupfer am Lochmund. Dies beeinträchtigt den Lochdurchmesser und führt dazu, dass die Via-Öffnung und die Kupferdicke an der Lochwand nicht zueinander passen.
Tipps:
• Die Puls-Galvaniklösung sollte im Hinblick auf Beschichtungsfähigkeit, Zuverlässigkeit und Lösungsstabilität mit der Gleichstrom-Galvaniklösung verglichen werden.
• Es sollte eine neue DC-Beschichtungslösung verwendet werden, z. B. EP.
ICD-Analyse
ICD tritt häufig während des Herstellungsprozesses von Hochfrequenzmaterialien auf und verursacht erhebliche Qualitätsrisiken für die elektrische Verbindung und die Langzeitzuverlässigkeit. Die Ursache von ICD und entsprechende Lösungen sollten zusammengefasst werden, damit derartige Probleme im Herstellungsprozess von Backplane-Leiterplatten vermieden werden können. Die Ursache des ICD-Problems liegt in Harzgelrückständen, die auf der inneren Kupferschicht verbleiben, sowie in unzureichender Reinigung.
Tipps:
• Das Ausmaß der Alterung des Plattenmaterials sollte analysiert werden, um zu verhindern, dass aufgrund unzureichender Alterung Harz auf den inneren Kupferschichten zurückbleibt.
• Die Steuerung der Bohrparameter sollte optimiert werden, um sicherzustellen, dass Gelrückstände vollständig entfernt wurden.
Backdrilling-Stummel
Was die Hochgeschwindigkeitssignalübertragung betrifft, führt ein Stub dazu, dass das Signal verzerrt wird oder die Signalübertragung sogar ausfällt. Daher sollten die negativen Auswirkungen, die ein Stub auf die Hochgeschwindigkeitssignalübertragung hat, klar dargestellt werden. Bis jetzt lässt sich zusammenfassen, dass, wenn die Länge des Stubs weniger als 0,25 mm beträgt, seine Auswirkung auf das Signal sehr gering ist und vernachlässigt werden kann. Folglich sollte die Stub-Länge innerhalb von 0,25 mm gehalten werden.
Tipps:
• Die Stiftlänge sollte innerhalb von 0,25 mm kontrolliert werden, um ihre Auswirkung auf die Signalübertragungsqualität zu minimieren.
