PCB Backplane, juga dipanggil papan induk (motherboard), ialah sejenis papan asas yang bertanggungjawab untuk menampung papan fungsi termasuk papan anak (daughterboard) atau kad talian (linecard). Tugas utama papan backplane adalah untuk menampung papan anak dan mengagihkan kuasa kepada papan fungsi supaya sambungan elektrik dan penghantaran isyarat dapat dicapai. Oleh itu, fungsi sistem dapat diperoleh melalui kerjasama antara backplane dan papan anaknya.
Apabila ciri komponen IC (Litar Bersepadu) semakin berintegriti tinggi dan kiraan I/O terus meningkat, ditambah pula dengan kemajuan pesat dalam pemasangan elektronik, frekuensi tinggi penghantaran isyarat serta pembangunan pendigitalan berkelajuan tinggi, fungsi papan belakang secara beransur-ansur merangkumi pemegangan papan fungsi, penghantaran isyarat dan pengagihan kuasa. Untuk melaksanakan fungsi-fungsi tersebut, papan belakang perlu memenuhi keperluan yang lebih tinggi dari segi kiraan lapisan (20 hingga 60 lapisan), ketebalan papan (4mm hingga 12mm), bilangan via (30,000 hingga 100,000), kebolehpercayaan, frekuensi dan kualiti penghantaran isyarat.
Sehubungan itu, untuk mencapai keperluan prestasi yang begitu tinggi, fabrikasi PCB backplane perlu berdepan dengan cabaran ketat dari segi ketebalan papan, saiz papan, bilangan lapisan, kawalan jajaran, kedalaman penggerudian belakang dan stub. Dengan kata lain, semua aspek yang disebutkan ini sememangnya merupakan isu utama dalam hal fabrikasi backplane. Artikel ini bertujuan untuk memaparkan kesukaran utama yang dihadapi dalam proses fabrikasi PCB backplane dan membincangkan beberapa petua praktikal berdasarkan pengalaman pembuatan PCBCart selama lebih daripada dua puluh tahun.
Kawalan Penjajaran
Kawalan jajaran ialah kesukaran pembuatan yang paling utama dalam fabrikasi PCB ultra-berbilang lapisan kerana kawalan jajaran yang lemah berkemungkinan menyebabkan litar pintas.
Kawalan penjajaran dipengaruhi oleh pelbagai prosedur dan unsur, antaranya susunan lapisan adalah yang paling penting. PCB berbilang lapisan biasanya mempunyai tiga jenis komposisi: mass-lam, pin-lam dan pemanasan termokopel.
Petua:
• Kaedah komposisi yang paling optimum adalah pin-lam kerana ia tidak akan menimbulkan kesan kejutan pada papan teras.
• Apabila pin-lam tidak dapat digunakan disebabkan oleh beberapa kekangan, rivet kuprum-besi bersama dowel pendek akan menjadi pilihan yang baik.
• Oleh kerana susunan pin-lam digunakan, kategori pin yang digunakan adalah amat penting. Sebagai contoh, kami mendapati bahawa penggunaan empat pin memberikan prestasi yang lebih baik berbanding lapan pin bulat, dan serasi dengan keperluan kawalan penjajaran.
Teknologi Penggerudian
Disebabkan ketebalan papan backplane yang tinggi, gerudi mungkin terlalu pendek untuk mencapai papan tersebut. Namun, alat gerudi yang terlalu panjang cenderung mudah patah semasa proses penggerudian. Selain itu, habuk yang terlalu banyak boleh menyumbat lubang dan menyebabkan burr, sekali gus mengurangkan prestasi PCB backplane dengan ketara.
Petua:
• Kaedah CCD harus digunakan dalam penggerudian papan belakang dan penanda CCD bergantung pada lubang yang digerudi melalui penggerudian sinar-X.
• Kedalaman penggerudian boleh ditentukan dengan tepat melalui penggunaan kawalan kedalaman secara konduktif.
Keupayaan Penyaduran Elektro
Disebabkan ketebalan papan backplane yang tinggi, nisbah aspek juga akan menjadi tinggi. Untuk memastikan tembaga yang mencukupi pada lubang, jika penyaduran elektrik tidak dapat menembusi dengan cukup dalam, tembaga yang mencukupi akan berada di dalam lubang manakala terlalu banyak tembaga akan tertinggal di mulut lubang, menjejaskan diameter lubang, menyebabkan diameter via dan ketebalan tembaga pada dinding lubang menjadi tidak serasi.
Petua:
• Larutan penyaduran denyut hendaklah dibandingkan dengan larutan penyaduran DC dari segi keupayaan penyaduran, kebolehpercayaan dan kestabilan larutan.
• Larutan penyaduran DC baharu harus digunakan, seperti EP.
Analisis ICD
ICD cenderung berlaku semasa proses fabrikasi bahan frekuensi tinggi, menyebabkan risiko kualiti yang ketara pada sambungan elektrik dan kebolehpercayaan jangka panjang. Punca ICD dan penyelesaiannya perlu dirumuskan supaya masalah sedemikian dapat dielakkan dalam proses pembuatan PCB backplane. Punca isu ICD terletak pada sisa gel resin yang tertinggal pada lapisan tembaga dalaman dan pembersihan yang tidak mencukupi dijalankan.
Petua:
• Tahap penuaan bahan papan hendaklah dianalisis untuk mengelakkan resin akibat penuaan yang tidak mencukupi tertinggal pada lapisan tembaga dalaman.
• Kawalan parameter penggerudian harus dioptimumkan untuk memastikan bahawa sisa gel telah dihapuskan.
Stub Backdrilling
Sejauh penghantaran isyarat berkelajuan tinggi berkenaan, stub akan menyebabkan isyarat terherot atau malah kegagalan penghantaran isyarat. Oleh itu, kesan negatif yang disebabkan oleh stub terhadap penghantaran isyarat berkelajuan tinggi perlu diperjelaskan. Sehingga kini, dapat dirumuskan bahawa apabila panjang stub kurang daripada 0.25mm, kesannya terhadap isyarat adalah agak rendah dan boleh diabaikan. Oleh itu, panjang stub harus dikawal dalam 0.25mm.
Petua:
• Panjang stub harus dikawal dalam 0.25mm untuk meminimumkan kesannya terhadap kualiti penghantaran isyarat.
