PCB生產(chǎn)中背鉆工藝詳解

sc019 · 發(fā)表于 2018-6-1 17:34:07

本帖最后由 sc019 于 2018-6-1 17:58 編輯

1.什么PCB背鉆？

背鉆其實(shí)就是控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），然后陳銅。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)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。

2.背鉆孔有什么樣的優(yōu)點(diǎn)？

1）減小雜訊干擾；

2）提高信號(hào)完整性；

3）局部板厚變小；

4）減少埋盲孔的使用，降低PCB制作難度。

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、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。

4.背鉆孔生產(chǎn)工作原理

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。如圖二，工作示意圖所示

5.背鉆制作工藝流程？

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；

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；

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；

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。

6.如有電路板有孔要求從第14層鉆到12層要如何解決呢？

1）如該板在第11層有信號(hào)線，在信號(hào)線的兩端有通孔連接到元件面和焊錫面，在元件面上將會(huì)插裝元器件，如下圖所示，也就是說(shuō)，在該線路上，信號(hào)的傳輸是從元件A通過(guò)第11層的信號(hào)線傳遞到元件B。

2）按第1點(diǎn)所描述的信號(hào)傳輸情況，通孔在該傳輸線路的作用等同于信號(hào)線，如果我們不進(jìn)行背鉆，則信號(hào)的傳輸路線如圖五所示。

3）從第2點(diǎn)所描述的圖中，我們可以看到，在先好傳輸過(guò)程中，焊錫面到11層的通孔段其實(shí)并沒(méi)有起到任何的鏈接或者傳輸作用。而這一段通孔的存在則容易造成信號(hào)傳輸?shù)姆瓷�、散射、延遲等，因此背鉆實(shí)際上就是鉆掉沒(méi)有起到任何鏈接或者傳輸作用的通孔段，避免造成信號(hào)傳輸?shù)姆瓷�、散射、延遲，給信號(hào)帶來(lái)失真。

由于鉆孔深度存在一定的公差控制要求，以及板件厚度公差，我們無(wú)法100%滿足客戶絕對(duì)的深度要求，那么對(duì)于背鉆深度的控制是深一點(diǎn)好還是淺一點(diǎn)好？我們對(duì)工藝的看法是寧淺勿深，圖六。

7.背鉆孔板技術(shù)特征有哪些？

1）多數(shù)背板是硬板

2）層數(shù)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）一般首鉆最小孔徑>=0.3mm

7）外層線路較少，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

9)背鉆深度公差：+/-0.05MM

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

8.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。

在allegro中實(shí)現(xiàn)背鉆文件輸出

1.首先選中背鉆Net，定義長(zhǎng)度。在菜單欄中點(diǎn)Edit-Properties，打開對(duì)話框Edit property，如下圖：

2.在菜單中點(diǎn)：Manufacturing→NC→ Backdrill Setup and Analysis，如下圖：

3.背鉆可以從top層開始，也可以從Bottom層開始。高速信號(hào)上的連接管腳和VIA都需要做背鉆。設(shè)置如下：

4.鉆孔文件如下：

5.將背鉆鉆孔文件和背鉆鉆孔深度的表格一起打包發(fā)給PCB廠，背鉆深度表格需手動(dòng)填寫

相關(guān)的一些屬性Properties

1、BACKDRILL_MAX_PTH_STUB(net)：在constraint manager里面需要給背鉆的網(wǎng)絡(luò)賦予BACKDRILL_MAX_PTH_STUB屬性，只有設(shè)置了屬性，軟件才會(huì)識(shí)

為這個(gè)網(wǎng)絡(luò)需要考慮背鉆。在constraintmanager→net→general properties →worksheet→backdrill項(xiàng)，選擇需要的項(xiàng)目并單擊鼠標(biāo)右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇change命令，輸入maximum stub的值即可。Stub的計(jì)算原則為top和bottom兩面的stub都會(huì)被計(jì)入到最大的stub長(zhǎng)度里面。

2、BACKDRILL_EXCLUDE屬性：定義了這個(gè)屬性后，相關(guān)的目標(biāo)就不進(jìn)行背鉆，此屬性可以賦給symbol，pin，via，甚至可以在建庫(kù)的時(shí)候就附上屬性。

3、BACKDRILL_MIN_PIN_PTH屬性：確保最小的通孔金屬化的深度

4、BACKDRILL_OVERRIDE屬性：用戶自定義backdrill的范圍，這也是比較有用的一個(gè)方法，尤其是針對(duì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，背鉆深度一致的設(shè)計(jì)。

5、BACKDRILL_PRESSFIT_CONNECTOR屬性：這是針對(duì)壓接件的設(shè)置屬性，一般情況下，背鉆會(huì)識(shí)別壓接器件，不會(huì)從器件面背鉆，如果要求兩面背鉆。

壓接器件必須賦予BACKDRILL_PRESSFIT_CONNECTOR屬性。用于壓接器件，要求單面或者雙面背鉆背鉆時(shí)，指定這個(gè)參數(shù)后，背鉆深度不會(huì)進(jìn)入壓接器件必需的有效連接區(qū)域。值<value1：value2>，其中values=pin contact range，這個(gè)值必須從壓接器件廠家得到。

針對(duì)背鉆的屬性都設(shè)置完成后，就是對(duì)背鉆的分析了，啟動(dòng)菜單命令：manufacture→NC backdrill setup and analysis，啟動(dòng)背鉆界面分析窗口，選擇new pass set，設(shè)置一些背鉆的參數(shù)，分析之后會(huì)產(chǎn)生報(bào)告，有沖突的地方都會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明。

如果分析沒(méi)有問(wèn)題，那么背鉆的設(shè)置就全部完成了，需要在后處理的光繪輸出階段如NC-Drill legend和NC Drill的窗口中選擇include backdrill，然后執(zhí)行生成背鉆鉆孔孔位圖和鉆孔文件。

注意PCB板廠的背鉆深度工藝能力需要與廠家溝通。