专家讲坛 | Cadence Allegro V17.2 Back Drill Enhancement上篇-Padstack Editor

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▍在网通及服务器产品，高速电路设计中越来越常使用10/25 Gbps的信号，PCB材质、走线长度及Via Stub对于高频信号所造成的损耗则越显得严重。因此，Back Drill能够针对Via Stub的问题作为解决方案之一；V17.2 对Back Drill 处理技术有多方面的提升, 如：经由Padstack设计即可带入背钻孔径定义、处理后限制区及Via卷标显示等功能。

借由此篇介绍来了解 Back Drill的使用时机，后续再接着一篇文件来说明Back Drill的设定，相信是值得期待的。

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Back Drill 概述

Back Drill是一种PCB板制造技术，目的在于去除在连接器的插销和信号导通孔未被使用部分的无效的镀通孔。这一种二次受控深度钻孔的技术用于降低所有电解电镀材料的Stub效应 , 并确保信号质量的完整性。 因为 Stub是阻抗不连续的来源之一并会造成信号反射，这成为高速信号设计中必须注意的条件。Back Drill 处理可以从PCB的两侧，依需求进行多种深度的二次加工来刨削多余的 Stub 。且用于Back Drill的钻头尺寸通常比原始钻头尺寸大6-10 mils。因此这类的加工必须小心，钻孔深度不要计算得太紧迫或残留太多（留下不可接受的Stub长度）。 Back Drill加工对信号质量和制造成本之间以及信号完整性和电路板可测性之间的权衡必须加以考虑。

现阶段在 Allegro PCB V17.2 环境中 Back drill 的处理功能被列为标准功能 , 不须额外的OptionLicense 支持。 BackDrill 的属性设定的支持概略整理如下表： 在进行 Back Drill 处理前因为有钻孔深度的考虑，因此在 PCB 板层迭构设定上对于材料的实际厚度务必正确设定，否则会造成所分析出来的钻孔深度不正确 , 因此会借由 Cross Section来进行迭构材料的实际厚度设定。 7 u  w& k- Y) ]8 R  L2 L6 f0 W4 D 此外若是使用 Press-Fit 类型的连接器，制造商通常会指定需要的最小电镀深度，以确保它的插销可被正确并稳定的固定到PCB。如果该连接器的接脚需要进行背钻处理，则最小的接脚电镀深度的要求与Stub Length 设定就会有冲突，若有此应用则要件将为解决Stub长度抵触的第一要件。 7 f$ r0 o7 ^  i+ s2 W# O! z: z 因为Back Drill 的数据处理主要是针对制造端，但是我们期望在设计端就能够把相关的条件进行相关的控制与设定，在 Allegro PCB Designer V17.2 版本对这部分有许多增强的设定与功能。首先我们先了解 Backdrill 技术在生产PCB 时会遇到哪些问题，而其设计要求有哪些？ 以PCB制造问题来看 PCB 制造时角度并非绝对精准 , 因此中心定位会有偏差问题 , 因此会采用三角定位方式来进行校正 , 但翻转到PCB背面时 , 此偏差量会放大 PCB 进行钻孔时 , 钻孔机的定位精度会造成偏差 , 重复钻孔会放大孔径 钻针粗细会影响偏心范围 , 钻针越粗越稳定 钻孔机转速会影响偏心范围 , 转速越快偏心范围越大 : h  a4 h; d3 \) U 3 H: r$ d5 f: h& R( Z  q' B 9 H# S; b/ u9 f3 H5 f PCB制造端对应 Back Drill生产所衍生的需求（仅供参考 , 非标准制式规范） Back drill 尺寸必须比原有的钻头尺寸大 6 ~ 10 mils Back drill 必须拥有比原有的钻头尺寸大 16 mils 的安全间距 内层的 Pad 应该要予以清除 背钻面的Pad尺寸应该要比原始的 Pad尺寸减少 背钻面的soldermask 开窗大小应比原来的钻孔尺寸大 6~ 10 mils - a  s4 ]$ j' D& z  Q   B( ^- s1 y# ^ ( M6 k- n2 J8 j Pad Designer Enhancement 基于上述需求 , Allegro PCB Editor V17.2 对这部分的需求予以全面性的更新并加强其功能。 在 V17.2的Padstack Designer里面新增 Back drill 条件设定。 1. 新增 Secondary Drill : 我们可在建立Padstack 时就可将 Back Drill需要的二次钻孔条件予以设定 , 赋予适用的钻头尺寸及背钻用钻孔符号。 & B% H6 |  I1 W, n  B5 l, \ - g8 \! {8 h5 A9 ~+ B* X 同时因应Back drill 在制造上的需求新增以下项目进行对应设定: 2. 新增专属 Backdrill 专用Pad 数据与限制区     i. RouteKeep Out : 对应Backdrill 加工问题, 需要规范出较大的间距需求设定。     ii. BackdrillStart : 对应背钻面的Pad尺寸应该要比原Pad尺寸较小的需求设定。( 专属的BACKDRILLSTART 及 BACKDRILL CLEARANCE 字段必须有勾选 Backdrill 选项才会出现 )。 在这个项目中我们可指定若有进行 Backdrill 处理时 , 则该处里面的 Pad 要套用的数据,  Anti-Pad 需要隔离的范围及要保持的安全间距。 6 {' }4 F! Q, y 7 G. T" X8 c* k2 D0 O    iii. BackdrillMask Layer: 对应背钻面的Pad 会更换其他尺寸的Pad , 因此原设计的 Soldermask开窗大小将不合使用 , 应套用比原尺寸更大的需求设定。 : E0 U. `6 ^7 f* t' T  n5 A : f# U" H% z) i3 W 8 Q3 ]5 X. j' `8 f 当这个Padstack 设计完成后 , 整体状况就可在 Summary页面中来呈现。 % i( c8 ~. y& D: X. d 本文作者： Cadence公司中国渠道代理商 - Graser 苏州敦众软件科技 7 K# S- ]4 A+ _$ T, |* X9 G! ~ 9 {6 u" `5 t, {* Y& [0 ]0 c9 {+ T 7 q2 L6 h9 U1 U9 `3 G. h/ m- W4 V 欢迎您的评论！ 您可以通过PCB_marketing_China@cadence.com联系我们，非常感谢您的关注以及宝贵意见。 , b, t0 e' U; {2 N8 Z* n - l; O) K& X5 [# I; W+ x ) T0 ]7 S9 C& z5 [: J / A6 }4 M" u% F; D1 t8 [

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bravejt

专业。学习了~