Il PCB di backplane, chiamato anche scheda madre, è un tipo di scheda di base responsabile del supporto delle schede funzionali, incluse le schede figlie o le linecard. Il compito principale della scheda di backplane è supportare le schede figlie e distribuire l’alimentazione alle schede funzionali, in modo che si possano realizzare il collegamento elettrico e la trasmissione del segnale. Pertanto, la funzione del sistema può essere ottenuta attraverso la cooperazione tra il backplane e le sue schede figlie.
Con le caratteristiche dei componenti IC (circuiti integrati) che presentano un’integrità sempre più elevata e un numero di I/O in costante aumento, insieme al rapido progresso nel campo dell’assemblaggio elettronico, all’alta frequenza di trasmissione dei segnali e allo sviluppo della digitalizzazione ad alta velocità, le funzioni delle schede backplane coprono gradualmente il supporto delle schede funzionali, la trasmissione dei segnali e la distribuzione di potenza. Per realizzare tali funzioni, le schede backplane devono soddisfare requisiti più elevati in termini di numero di strati (da 20 a 60 strati), spessore della scheda (da 4 mm a 12 mm), numero di fori passanti (da 30.000 a 100.000), affidabilità, frequenza e qualità della trasmissione del segnale.
Di conseguenza, per ottenere requisiti così elevati in termini di prestazioni, la fabbricazione di PCB per backplane deve affrontare sfide rigorose riguardo allo spessore della scheda, alle dimensioni della scheda, al numero di strati, al controllo dell’allineamento, alla profondità di back drilling e allo stub. In altre parole, tutti gli aspetti menzionati sono senza dubbio questioni chiave per quanto riguarda la fabbricazione dei backplane. Questo articolo mira a illustrare le principali difficoltà incontrate nel processo di fabbricazione dei PCB per backplane e a discutere alcuni pratici suggerimenti basati su oltre vent’anni di esperienza produttiva di PCBCart.
Controllo di allineamento
Il controllo dell’allineamento è la principale difficoltà di produzione per quanto riguarda la fabbricazione di PCB ultra-multistrato, poiché un cattivo controllo dell’allineamento può portare a cortocircuiti.
Il controllo dell’allineamento è influenzato da numerose procedure ed elementi, tra i quali la sovrapposizione degli strati è il più importante. I PCB multistrato di solito presentano tre tipi di composizione: laminazione di massa (mass-lam), laminazione con perni (pin-lam) e riscaldamento con termocoppia.
Suggerimenti:
• Il metodo di composizione ottimale è il pin-lam, poiché non provoca effetti di shock sul pannello centrale.
• Quando il pin-lam non può essere applicato a causa di alcune limitazioni, i rivetti in rame-ferro insieme a corti tasselli saranno una buona scelta.
• Poiché viene utilizzato un impilamento pin-lam, la categoria di pin utilizzata è estremamente significativa. Ad esempio, abbiamo riscontrato che l’uso di quattro pin offre prestazioni migliori rispetto a otto pin circolari, risultando compatibile con il requisito di controllo dell’allineamento.
Tecnologia di perforazione
A causa dell’elevato spessore del backplane, la punta di foratura potrebbe essere troppo corta per raggiungere la scheda. Tuttavia, una punta di foratura troppo lunga tende a rompersi durante il processo di foratura. Inoltre, un’eccessiva quantità di polvere può ostruire il foro e causare bave, riducendo drasticamente le prestazioni del PCB del backplane.
Suggerimenti:
• Il metodo CCD dovrebbe essere applicato nella foratura del pannello posteriore e il marcatore CCD dipende dal foro praticato tramite foratura a raggi X.
• La profondità di perforazione può essere determinata con precisione tramite l’applicazione del controllo della profondità in modo conduttivo.
Capacità di galvanizzazione
A causa dell’elevato spessore del backplane, anche il rapporto d’aspetto sarà elevato. Per garantire una quantità sufficiente di rame nel foro, se la galvanizzazione non riesce a penetrare abbastanza in profondità, all’interno del foro ci sarà sì rame a sufficienza, ma troppo rame rimarrà all’imboccatura del foro, influenzando il diametro e causando l’incompatibilità tra il diametro del via e lo spessore del rame sulla parete del foro.
Suggerimenti:
• La soluzione di placcatura a impulsi dovrebbe essere confrontata con la soluzione di placcatura in corrente continua in termini di capacità di placcatura, affidabilità e stabilità della soluzione.
• Dovrebbe essere utilizzata una nuova soluzione di placcatura DC, come EP.
Analisi ICD
L’ICD tende a verificarsi durante il processo di fabbricazione di materiali ad alta frequenza, causando un notevole rischio di qualità per il collegamento elettrico e l’affidabilità a lungo termine. Le cause dell’ICD e le relative soluzioni devono essere riassunte in modo che tali problemi possano essere evitati nel processo di produzione dei PCB di backplane. La causa del problema di ICD risiede nei residui di gel di resina lasciati sullo strato interno di rame e nella pulizia insufficiente che viene eseguita.
Suggerimenti:
• Il grado di invecchiamento del materiale del circuito stampato deve essere analizzato per evitare che resina con invecchiamento insufficiente rimanga sugli strati interni di rame.
• Il controllo dei parametri di perforazione dovrebbe essere ottimizzato per garantire che i residui di gel siano stati eliminati.
Stozzo di backdrilling
Per quanto riguarda la trasmissione di segnali ad alta velocità, lo stub porterà alla distorsione del segnale o persino al fallimento della trasmissione del segnale. Pertanto, l’effetto negativo causato dallo stub sulla trasmissione di segnali ad alta velocità dovrebbe essere chiarito. Finora, si può riassumere che quando la lunghezza dello stub è inferiore a 0,25 mm, il suo effetto sul segnale è piuttosto basso e può essere ignorato. Di conseguenza, la lunghezza dello stub dovrebbe essere controllata entro 0,25 mm.
Suggerimenti:
• La lunghezza dello stub deve essere controllata entro 0,25 mm per ridurre al minimo il suo effetto sulla qualità della trasmissione del segnale.
