pcb生產中的過孔和背鑽的技術？
文/中信華pcb
做過pcb設計的朋友們都知道，pcb過孔的設計其實很有講究，那麼pcb國控又哪些技術呢？今天為大家分享pcb中過孔和背鑽的技術知識。
一、高速pcb中的過孔設計
在高速pcb設計中，往往需要採用多層pcb，而過孔是多層pcb 設計中的乙個重要因素。
pcb中的過孔主要由孔、孔周圍的焊盤區、power 層隔離區三部分組成。
1.高速pcb中過孔的影響
高速pcb多層板中，訊號從某層互連線傳輸到另一層互連線就需要通過過孔來實現連線，在頻率低於1ghz時，過孔能起到乙個很好的連線作用，其寄生電容、電感可以忽略。
當頻率高於1 ghz後，過孔的寄生效應對訊號完整性的影響就不能忽略，此時過孔在傳輸路徑上表現為阻抗不連續的斷點，會產生訊號的反射、延時、衰減等訊號完整性問題。
當訊號通過過孔傳輸至另外一層時，訊號線的參考層同時也作為過孔訊號的返回路徑，並且返回電流會通過電容耦合在參考層間流動，並引起地彈等問題。
2.過孔的型別
過孔一般又分為三類：通孔、盲孔和埋孔。
盲孔：指位於印刷線路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用於表層線路和下面的內層線路的連線，孔的深度與孔徑通常不超過一定的比率。
埋孔：指位於印刷線路板內層的連線孔，它不會延伸到線路板的表面。
通孔：這種孔穿過整個線路板，可用於實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由於通孔在工藝上更易於實現，成本較低，所以一般印製電路板均使用。
3.高速pcb中的過孔設計
在高速pcb設計中，看似簡單的過孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到：
(1)選擇合理的過孔尺寸。對於多層一般密度的pcb 設計來說，選用0.25mm/0.51mm/0.91mm(鑽孔/ 焊盤/ power 隔離區)的過孔較好;對於一些高密度的pcb 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的過孔，也可以嘗試非穿導孔;對於電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗;
(2)power隔離區越大越好，考慮pcb 上的過孔密度，一般為d1=d2+0.41;
(3)pcb 上的訊號走線盡量不換層，也就是說儘量減少過孔;
(4)使用較薄的pcb有利於減小過孔的兩種寄生引數;
(5)電源和地的管腳要就近過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好，因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗;
(6)在訊號換層的過孔附近放置一些接地過孔，以便為訊號提供短距離迴路。
此外，過孔長度也是影響過孔電感的主要因素之一。對用於頂、底層導通的過孔，過孔長度等於pcb厚度，由於pcb層數的不斷增加，pcb厚度常常會達到5 mm以上。然而，高速pcb設計時，為減小過孔帶來的問題，過孔長度一般控制在2.0mm以內。對於過孔長度大於2.0 mm過孔，通過增加過孔孔徑，可在一定程度上提高過孔阻抗連續性。當過孔長度為1.0 mm及以下時，最佳過孔孔徑為0.20 mm ~ 0.30 mm。
二、pcb生產中的背鑽工藝
1.什麼pcb背鑽?
背鑽其實就是孔深鑽比較特殊的一種，在多層板的製作中，例如12層板的製作，我們需要將第1層連到第9層，通常我們鑽出通孔(一次鑽)，然後沉銅。這樣第1層直接連到第12層，實際我們只需要第1層連到第9層，第10到第12層由於沒有線路相連，像乙個柱子。
這個柱子影響訊號的通路，在通訊訊號中會引起訊號完整性問題。所以將這個多餘的柱子(業內叫stub)從反面鑽掉(二次鑽)。所以叫背鑽，但是一般也不會鑽那麼乾淨，因為後續工序會電解掉一點銅，且鑽尖本身也是尖的。所以pcb廠家會留下一小點，這個留下的stub的長度叫b值，一般在50-150um範圍為好。
2.背鑽孔有什麼樣的優點?
1)減小雜訊干擾;
2)提高訊號完整性;
3)區域性板厚變小;
4)減少埋盲孔的使用，降低pcb製作難度。
3.背鑽孔有什麼作用?
背鑽的作用是鑽掉沒有起到任何連線或者傳輸作用的通孔段，避免造成高速訊號傳輸的反射、散射、延遲等，給訊號帶來「失真」研究表明：影響訊號系統訊號完整性的主要因素除設計、板材料、傳輸線、聯結器、晶元封裝等因素外，導通孔對訊號完整性有較大影響。
4.背鑽孔生產工作原理
依靠鑽針下鑽時，鑽針尖接觸基板板麵銅箔時產生的微電流來感應板麵高度位置，再依據設定的下鑽深度進行下鑽，在達到下鑽深度時停止下鑽。
5.背鑽製作工藝流程?
a、提供pcb，pcb上設有定位孔，利用所述定位孔對pcb進行一鑽定位並進行一鑽鑽孔;
b、對一鑽鑽孔後的pcb進行電鍍，電鍍前對所述定位孔進行乾膜封孔處理;
c、在電鍍後的pcb上製作外層圖形;
d、在形成外層圖形後的pcb上進行圖形電鍍，在圖形電鍍前對所述定位孔進行乾膜封孔處理;
e、利用一鑽所使用的定位孔進行背鑽定位，採用鑽刀對需要進行背鑽的電鍍孔進行背鑽;
f、背鑽後對背鑽孔進行水洗，清除背鑽孔內殘留的鑽屑。
6.背鑽孔板技術特徵有哪些?
1)多數背板是硬板
2)層數一般為8至50層
3)板厚：2.5mm以上
4)厚徑比較大
5)板尺寸較大
6)一般首鑽最小孔徑》=0.3mm
7)外層線路較少，多為壓接孔方陣設計
8)背鑽孔通常比需要鑽掉的孔大0.2mm
9)背鑽深度公差：+/-0.05mm
10)如果背鑽要求鑽到m層，那麼m層到m-1(m層的下一層)層的介質厚度最小0.17mm
7.背鑽孔板主要應用於何種領域呢?
背板主要應用於通訊裝置、大型伺服器、醫療電子、軍事、航天等領域。由於軍事、航天屬於敏感行業，國內背板通常由軍事、航天系統的研究所、研發中心或具有較強軍事、航天背景的pcb製造商提供;在中國，背板需求主要來自通訊產業，現逐漸發展壯大的通訊裝置製造領域。
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