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，實際我們只需要第1層連到第9層，第10到第12層由于沒有線路相連，像一個柱子。這個柱子影響信號的通路，在通訊信號會引起信號完整性問題。所以將這個多余的柱子（業(yè)內(nèi)叫STUB）從反面鉆掉（二次鉆）。所以叫背鉆，但是一般也不會鉆那么干凈，因為后續(xù)工序會電解掉一點銅，且鉆尖本身也是尖的。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范圍為好。

2.背鉆孔有什么樣的優(yōu)點？

1）減小雜訊干擾；

2）提高信號完整性；

3）局部板厚變��；

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，避免造成高速信號傳輸?shù)姆瓷�、散射、延遲等，給信號帶來“失真”研究表明：影響信號系統(tǒng)信號完整性的主要因素除設計、板材料、傳輸線、連接器、芯片封裝等因素外，導通孔對信號完整性有較大影響。

4.背鉆孔生產(chǎn)工作原理

依靠鉆針下鉆時，鉆針尖接觸基板板面銅箔時產(chǎn)生的微電流來感應板面高度位置，再依據(jù)設定的下鉆深度進行下鉆，在達到下鉆深度時停止下鉆。如圖二，工作示意圖所示

5.背鉆制作工藝流程？

a、提供PCB，PCB上設有定位孔，利用所述定位孔對PCB進行一鉆定位并進行一鉆鉆孔；

b、對一鉆鉆孔后的PCB進行電鍍，電鍍前對所述定位孔進行干膜封孔處理；

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上進行圖形電鍍，在圖形電鍍前對所述定位孔進行干膜封孔處理；

e、利用一鉆所使用的定位孔進行背鉆定位，采用鉆刀對需要進行背鉆的電鍍孔進行背鉆；

f、背鉆后對背鉆孔進行水洗，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層有信號線，在信號線的兩端有通孔連接到元件面和焊錫面，在元件面上將會插裝元器件，如下圖所示，也就是說，在該線路上，信號的傳輸是從元件A通過第11層的信號線傳遞到元件B。

2）按第1點所描述的信號傳輸情況，通孔在該傳輸線路的作用等同于信號線，如果我們不進行背鉆，則信號的傳輸路線如圖五所示。

3）從第2點所描述的圖中，我們可以看到，在先好傳輸過程中，焊錫面到11層的通孔段其實并沒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傳輸?shù)姆瓷洹⑸⑸�、延遲等，因此背鉆實際上就是鉆掉沒有起到任何鏈接或者傳輸作用的通孔段，避免造成信號傳輸?shù)姆瓷�、散射、延遲，給信號帶來失真。

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，我們無法100%滿足客戶絕對的深度要求，那么對于背鉆深度的控制是深一點好還是淺一點好？我們對工藝的看法是寧淺勿深，圖六。

7.背鉆孔板技術特征有哪些？

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，多為壓接孔方陣設計

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.背鉆孔板主要應用于何種領域呢？

背板主要應用于通信設備、大型服務器、醫(yī)療電子、軍事、航天等領域。由于軍事、航天屬于敏感行業(yè)，國內(nèi)背板通常由軍事、航天系統(tǒng)的研究所、研發(fā)中心或具有較強軍事、航天背景的PCB制造商提供；在中國，背板需求主要來自通信產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)逐漸發(fā)展壯大的通信設備制造領域。

在allegro中實現(xiàn)背鉆文件輸出

1.首先選中背鉆Net，定義長度。在菜單欄中點Edit-Properties，打開對話框Edit property，如下圖：

2.在菜單中點：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。高速信號上的連接管腳和VIA都需要做背鉆。設置如下：

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填寫

相關的一些屬性Properties

1、BACKDRILL_MAX_PTH_STUB(net)：在constraint manager里面需要給背鉆的網(wǎng)絡賦予BACKDRILL_MAX_PTH_STUB屬性，只有設置了屬性，軟件才會識

為這個網(wǎng)絡需要考慮背鉆。在constraintmanager→net→general properties →worksheet→backdrill項，選擇需要的項目并單擊鼠標右鍵，在彈出的快捷菜單中選擇change命令，輸入maximum stub的值即可。Stub的計算原則為top和bottom兩面的stub都會被計入到最大的stub長度里面。

2、BACKDRILL_EXCLUDE屬性：定義了這個屬性后，相關的目標就不進行背鉆，此屬性可以賦給symbol，pin，via，甚至可以在建庫的時候就附上屬性。

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方法，尤其是針對結(jié)構(gòu)簡單，背鉆深度一致的設計。

5、BACKDRILL_PRESSFIT_CONNECTOR屬性：這是針對壓接件的設置屬性，一般情況下，背鉆會識別壓接器件，不會從器件面背鉆，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，指定這個參數(shù)后，背鉆深度不會進入壓接器件必需的有效連接區(qū)域。值<value1：value2>，其中values=pin contact range，這個值必須從壓接器件廠家得到。

針對背鉆的屬性都設置完成后，就是對背鉆的分析了，啟動菜單命令：manufacture→NC backdrill setup and analysis，啟動背鉆界面分析窗口，選擇new pass set，設置一些背鉆的參數(shù)，分析之后會產(chǎn)生報告，有沖突的地方都會有詳細說明。

如果分析沒有問題，那么背鉆的設置就全部完成了，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。