關(guān)于PCB生產(chǎn)中的過(guò)孔和背鉆的技術(shù)

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　　關(guān)于pcb生產(chǎn)中的過(guò)孔和背鉆的技術(shù)
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# c6 ?, Y6 m( X" H) l　　PCB生產(chǎn)中的過(guò)孔和背鉆的技術(shù)
2 Q+ s2 m/ v8 T3 `3 h　　做過(guò)pcb設(shè)計(jì)的朋友們都知道，PCB過(guò)孔的設(shè)計(jì)其實(shí)很有講究，那么PCB國(guó)控又哪些技術(shù)呢？今天為大家分享PCB中過(guò)孔和背鉆的技術(shù)知識(shí)。
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　　一、高速PCB中的過(guò)孔設(shè)計(jì)

5 [( B) F- {) q% c　　在高速PCB設(shè)計(jì)中，往往需要采用多層PCB，而過(guò)孔是多層PCB 設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要因素。
1 a) J. o0 z, W6 o! V1 g　　PCB中的過(guò)孔主要由孔、孔周?chē)�的焊盤(pán)區(qū)、POWER 層隔離區(qū)三部分組成。
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( Q( D% [2 n0 Q4 m+ f7 _　　1.高速PCB中過(guò)孔的影響
　　高速PCB多層板中，信號(hào)從某層互連線(xiàn)傳輸?shù)搅硪粚踊ミB線(xiàn)就需要通過(guò)過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)連接，在頻率低于1GHz時(shí)，過(guò)孔能起到一個(gè)很好的連接作用，其寄生電容、電感可以忽略。
　　當(dāng)頻率高于1 GHz后，過(guò)孔的寄生效應(yīng)對(duì)信號(hào)完整性的影響就不能忽略，此時(shí)過(guò)孔在傳輸路徑上表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)的斷點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的反射、延時(shí)、衰減等信號(hào)完整性問(wèn)題。
　　當(dāng)信號(hào)通過(guò)過(guò)孔傳輸至另外一層時(shí)，信號(hào)線(xiàn)的參考層同時(shí)也作為過(guò)孔信號(hào)的返回路徑，并且返回電流會(huì)通過(guò)電容耦合在參考層間流動(dòng)，并引起地彈等問(wèn)題。
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6 Q5 v# a9 `, `, L　　2.過(guò)孔的類(lèi)型
' N  @. L: H2 k% R$ a　　過(guò)孔一般又分為三類(lèi)：通孔、盲孔和埋孔。
' Y" v& x: a1 t. X　　盲孔：指位于印刷線(xiàn)路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線(xiàn)路和下面的內(nèi)層線(xiàn)路的連接，孔的深度與孔徑通常不超過(guò)一定的比率。
0 Q* E5 g- k4 [+ a8 }1 d　　埋孔：指位于印刷線(xiàn)路板內(nèi)層的連接孔，它不會(huì)延伸到線(xiàn)路板的表面。
( [. e' c. q, m- J" h- I　　通孔：這種孔穿過(guò)整個(gè)線(xiàn)路板，可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn)，成本較低，所以一般印制電路板均使用。
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　　3.高速PCB中的過(guò)孔設(shè)計(jì)
　　在高速PCB設(shè)計(jì)中，看似簡(jiǎn)單的過(guò)孔往往也會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過(guò)孔的寄生效應(yīng)帶來(lái)的不利影響，在設(shè)計(jì)中可以盡量做到：
　　(1)選擇合理的過(guò)孔尺寸。對(duì)于多層一般密度的PCB 設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，選用0.25mm/0.51mm/0.91mm(鉆孔/ 焊盤(pán)/ POWER 隔離區(qū))的過(guò)孔較好;對(duì)于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的過(guò)孔，也可以嘗試非穿導(dǎo)孔;對(duì)于電源或地線(xiàn)的過(guò)孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗;
" }! O+ F: Q  X% o1 ?1 g( |6 n　　(2)POWER隔離區(qū)越大越好，考慮PCB 上的過(guò)孔密度，一般為D1=D2+0.41;
3 o3 W0 g. r3 y! ^; d3 C4 r3 o　　(3)PCB 上的信號(hào)走線(xiàn)盡量不換層，也就是說(shuō)盡量減少過(guò)孔;
" n- P- ]# b0 I( e　　(4)使用較薄的PCB有利于減小過(guò)孔的兩種寄生參數(shù);
* e( C7 ~! {: c　　(5)電源和地的管腳要就近過(guò)孔，過(guò)孔和管腳之間的引線(xiàn)越短越好，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致電感的增加。同時(shí)電源和地的引線(xiàn)要盡可能粗，以減少阻抗;
. v) }  y* Z! \- x+ ~5 @　　(6)在信號(hào)換層的過(guò)孔附近放置一些接地過(guò)孔，以便為信號(hào)提供短距離回路。

1 j$ y  o8 N, X4 _+ n　　此外，過(guò)孔長(zhǎng)度也是影響過(guò)孔電感的主要因素之一。對(duì)用于頂、底層導(dǎo)通的過(guò)孔，過(guò)孔長(zhǎng)度等于PCB厚度，由于PCB層數(shù)的不斷增加，PCB厚度常常會(huì)達(dá)到5 mm以上。然而，高速PCB設(shè)計(jì)時(shí)，為減小過(guò)孔帶來(lái)的問(wèn)題，過(guò)孔長(zhǎng)度一般控制在2.0mm以?xún)?nèi)。對(duì)于過(guò)孔長(zhǎng)度大于2.0 mm過(guò)孔，通過(guò)增加過(guò)孔孔徑，可在一定程度上提高過(guò)孔阻抗連續(xù)性。當(dāng)過(guò)孔長(zhǎng)度為1.0 mm及以下時(shí)，最佳過(guò)孔孔徑為0.20 mm ~ 0.30 mm。

) c7 G" C  K7 a　　二、PCB生產(chǎn)中的背鉆工藝
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　　1.什么PCB背鉆?
　　背鉆其實(shí)就是孔深鉆比較特殊的一種，在多層板的制作中，例如12層板的制作，我們需要將第1層連到第9層，通常我們鉆出通孔(一次鉆)，然后沉銅。這樣第1層直接連到第12層，實(shí)際我們只需要第1層連到第9層，第10到第12層由于沒(méi)有線(xiàn)路相連，像一個(gè)柱子。
　　這個(gè)柱子影響信號(hào)的通路，在通訊信號(hào)中會(huì)引起信號(hào)完整性問(wèn)題。所以將這個(gè)多余的柱子(業(yè)內(nèi)叫STUB)從反面鉆掉(二次鉆)。所以叫背鉆，但是一般也不會(huì)鉆那么干凈，因?yàn)楹罄m(xù)工序會(huì)電解掉一點(diǎn)銅，且鉆尖本身也是尖的。所以PCB廠家會(huì)留下一小點(diǎn)，這個(gè)留下的STUB的長(zhǎng)度叫B值，一般在50-150UM范圍為好。
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　　2.背鉆孔有什么樣的優(yōu)點(diǎn)?
; {8 H( |, J+ T) F+ ^- ]$ p  V　　1)減小雜訊干擾;
　　2)提高信號(hào)完整性;
　　3)局部板厚變小;
8 s; R9 s3 J1 u: a& |8 _　　4)減少埋盲孔的使用，降低PCB制作難度。
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' z9 w( a6 C; b8 B# b　　3.背鉆孔有什么作用?
　　背鉆的作用是鉆掉沒(méi)有起到任何連接或者傳輸作用的通孔段，避免造成高速信號(hào)傳輸?shù)姆瓷�、散射、延遲等，給信號(hào)帶來(lái)“失真”研究表明：影響信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)完整性的主要因素除設(shè)計(jì)、板材料、傳輸線(xiàn)、連接器、芯片封裝等因素外，導(dǎo)通孔對(duì)信號(hào)完整性有較大影響。

7 g! T/ J2 U$ r  k* U/ S# Z2 B　　4.背鉆孔生產(chǎn)工作原理
4 J; u" E' l4 G) B# L# M　　依靠鉆針下鉆時(shí)，鉆針尖接觸基板板面銅箔時(shí)產(chǎn)生的微電流來(lái)感應(yīng)板面高度位置，再依據(jù)設(shè)定的下鉆深度進(jìn)行下鉆，在達(dá)到下鉆深度時(shí)停止下鉆。

5 L. @3 j) ]* k  w+ K" r9 t, _' U　　5.背鉆制作工藝流程?
: k' ~( F: b" h) f% s" O6 R9 L　　a、提供PCB，PCB上設(shè)有定位孔，利用所述定位孔對(duì)PCB進(jìn)行一鉆定位并進(jìn)行一鉆鉆孔;
　　b、對(duì)一鉆鉆孔后的PCB進(jìn)行電鍍，電鍍前對(duì)所述定位孔進(jìn)行干膜封孔處理;
$ D! P6 O- ^& O% ?9 L: b" Z2 V* Y　　c、在電鍍后的PCB上制作外層圖形;
　　d、在形成外層圖形后的PCB上進(jìn)行圖形電鍍，在圖形電鍍前對(duì)所述定位孔進(jìn)行干膜封孔處理;
4 n3 b, b$ V, W6 @2 q　　e、利用一鉆所使用的定位孔進(jìn)行背鉆定位，采用鉆刀對(duì)需要進(jìn)行背鉆的電鍍孔進(jìn)行背鉆;
2 H0 \/ g3 v+ w7 I% |　　f、背鉆后對(duì)背鉆孔進(jìn)行水洗，清除背鉆孔內(nèi)殘留的鉆屑。
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) W% i* @, l4 X4 \* z　　6.背鉆孔板技術(shù)特征有哪些?
4 ?' x/ ~. n& z4 r# @9 x8 M8 V　　1)多數(shù)背板是硬板
　　2)層數(shù)一般為8至50層
% y# ]6 Y9 J! r% p6 J　　3)板厚：2.5mm以上
　　4)厚徑比較大
　　5)板尺寸較大
* F; v4 ^, l# J4 F. m( u! S' }/ x　　6)一般首鉆最小孔徑>=0.3mm
　　7)外層線(xiàn)路較少，多為壓接孔方陣設(shè)計(jì)
　　8)背鉆孔通常比需要鉆掉的孔大0.2MM
2 N2 V6 U2 F: g" w  t　　9)背鉆深度公差：+/-0.05MM
% y6 _1 Z" V' n$ ^5 ?% ~) b　　10)如果背鉆要求鉆到M層，那么M層到M-1(M層的下一層)層的介質(zhì)厚度最小0.17MM
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　　7.背鉆孔板主要應(yīng)用于何種領(lǐng)域呢?
　　背板主要應(yīng)用于通信設(shè)備、大型服務(wù)器、醫(yī)療電子、軍事、航天等領(lǐng)域。由于軍事、航天屬于敏感行業(yè)，國(guó)內(nèi)背板通常由軍事、航天系統(tǒng)的研究所、研發(fā)中心或具有較強(qiáng)軍事、航天背景的PCB制造商提供;在中國(guó)，背板需求主要來(lái)自通信產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)逐漸發(fā)展壯大的通信設(shè)備制造領(lǐng)域。