背鉆工藝綜述

劉新年 刁生祥

（深圳市景旺電子股份有限公司，廣東 深圳 215300）

1 背鉆對(duì)信號(hào)傳輸影響

所有高科技高附加值的產(chǎn)品的共性是在設(shè)計(jì)上都追求低功耗、低電磁輻射、高可靠性、小型化、輕型化、信號(hào)傳輸高速化的特點(diǎn)，而要在設(shè)計(jì)上達(dá)到以上要求，PCB高速信號(hào)傳輸線(xiàn)路設(shè)計(jì)是其關(guān)鍵因素。一般來(lái)說(shuō)，一塊PCB要使信號(hào)高速傳輸，在設(shè)計(jì)上要從減少器件間互連長(zhǎng)度、改善網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)、減小電鍍過(guò)孔無(wú)用銅柱長(zhǎng)度、優(yōu)化EMCEMI、信號(hào)層要求優(yōu)先布在內(nèi)層、采用小孔/小圖形線(xiàn)等方面提升。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)，一種方式是通過(guò)對(duì)PCB板中通孔設(shè)為埋孔、盲孔的高層HDI板來(lái)減少電鍍過(guò)孔無(wú)用銅柱長(zhǎng)度；另一種方式是通過(guò)普通多層板+背鉆來(lái)減少電鍍過(guò)孔無(wú)用銅柱長(zhǎng)度。綜合以上兩種設(shè)計(jì)方式，無(wú)疑背鉆工藝是一種實(shí)現(xiàn)低成本、高可靠性高速信號(hào)傳輸最佳方式。

下面以16層為例來(lái)說(shuō)明背鉆原理，此板要求從L16層到L9層鉆透，不鉆到L8層，具體見(jiàn)圖1。

圖1 背鉆示意圖

該板在沒(méi)有實(shí)行背鉆前信號(hào)通過(guò)銅向元件面?zhèn)鬏數(shù)耐瑫r(shí)也向焊接面進(jìn)行傳輸，而L9-L16層并沒(méi)有起到任何的連接和傳輸作用，容易造成信號(hào)傳輸?shù)姆瓷?、散射、延遲等，給信號(hào)帶來(lái)失真。而采取背鉆后信號(hào)的傳輸只向元件面?zhèn)鬏敹辉傧蚝附用鎮(zhèn)鬏敚纳屏诵盘?hào)的傳輸質(zhì)量。背鉆就是將過(guò)孔端不起任何連接作用的通孔段鉆去，以提升信號(hào)的傳輸質(zhì)量。表1為過(guò)孔多余銅柱對(duì)信號(hào)的影響關(guān)系分析。

表1 過(guò)孔多余銅柱對(duì)信號(hào)的影響關(guān)系

2 背鉆流程設(shè)計(jì)

背鉆是通過(guò)鉆刀對(duì)電鍍過(guò)孔內(nèi)不用連接的銅鉆掉，因銅的延展性及鉆刀的受力方向易導(dǎo)致孔內(nèi)銅絲，且銅絲藏在孔內(nèi)，外力無(wú)法處理。我部通過(guò)對(duì)背鉆不同流程設(shè)計(jì)進(jìn)行試驗(yàn)，確認(rèn)背鉆放在圖電后、蝕刻前加工流程最佳，孔內(nèi)也無(wú)銅絲。具體流程設(shè)計(jì)為圖2。

圖2

3 參數(shù)設(shè)定

背鉆是利用機(jī)械鉆孔機(jī)深度控制功能（CCD）,在某些電鍍孔上用較大直徑的鉆刀鉆具有一定深度要求的非電鍍孔，以去除部分孔銅。背鉆鉆孔加工如圖3所示。

圖3 背鉆前后機(jī)加工示意圖

從上圖可知，背鉆深度管控是整個(gè)背鉆工藝的重點(diǎn)，為了保證背鉆深度符合要求，我們必須分別從機(jī)器參數(shù)設(shè)定及背鉆程式方面加以管控。

（1）機(jī)臺(tái)參數(shù)設(shè)定。

根據(jù)我公司實(shí)際情況，有控深功能鉆機(jī)目前只有SCHMOLL機(jī)，型號(hào)為L(zhǎng)M6-160S，背鉆板一律安排在此類(lèi)機(jī)臺(tái)制作（特殊情況除外）。背鉆時(shí)schmoll鉆機(jī)機(jī)器內(nèi)部控制Z軸降速的參數(shù)必須由100更改為5100, 以保證Z軸的下鉆精度，做完背鉆后必須改回原來(lái)的參數(shù)。具體方法如下：

在X30模式下按F3進(jìn)入手動(dòng)頁(yè)面，ctrl+D進(jìn)入DOS系統(tǒng)，之后執(zhí)行：D：＞XP回車(chē)，輸入N，回車(chē)，將光標(biāo)移動(dòng)到62行，將其后的值由0100改為5100,更改完后，回車(chē)，按O，按Y保存，然后輸入EXIT退出系統(tǒng)。

（2）程序深度設(shè)定方法。

在程式中要控深的刀具后插入“M18 Zxx”設(shè)定此支鉆刀的下鉆深度，然后在此把刀的最后加“M19”，關(guān)閉控深功能。具體為：

M48，METRIC，LZ，000.000，T01C0.55，%，T01

M18 Z0.55 （設(shè)定為第一把刀具的深度控制為0.55 mm）

M25， XnYn， XmYm， ……

M19 （取消第一把刀深度設(shè)置）， M30。

4 批量驗(yàn)證

（1）背鉆深度值見(jiàn)圖4。

（2）板電測(cè)一次合格率見(jiàn)表2。

小結(jié)：（1）所有背鉆孔深度都在要求范圍之內(nèi)，背鉆深度符合設(shè)計(jì)要求，孔內(nèi)無(wú)銅絲殘留；（2）按以上工藝流程及方法背鉆加一次成品合格率在90%以上，說(shuō)明上斜背鉆工藝己基本成熟。

5 結(jié)論

圖4 背鉆深度值數(shù)據(jù)表

表2 板電測(cè)一次合格率數(shù)據(jù)表

（1）背鉆因其特殊設(shè)計(jì)，對(duì)信號(hào)傳輸質(zhì)量有較大提升，在通信、計(jì)算機(jī)、圖形圖像處理等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛；

（2）背鉆工藝可通過(guò)低成本投入（相比HDI板流程）達(dá)到信號(hào)高可靠傳輸優(yōu)勢(shì)；

（3）通過(guò)小批量試板，背鉆流程設(shè)計(jì)及深度設(shè)定方法可行。