機械背鉆孔制作技術(shù)研究淺談

陳 健（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211 ）

機械背鉆孔制作技術(shù)研究淺談

陳 健
（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211 ）

PCB制造過程中鍍通孔可當作是線路來看，某些鍍通孔端部的無連接，這將導致信號的折回，共振也會減輕，可能會造成信號傳輸?shù)姆瓷?、散射、延遲等，給信號帶來“失真”的問題，通過背鉆技術(shù)，對減少孔鏈路損耗越有利和更能保證信號的完整性。文章主要介紹了機械背鉆和背鉆孔鍍銅控制兩個方面的制作經(jīng)驗，以供同行業(yè)參考。

機械鉆孔；背鉆；深度；銅厚

1 前言

我國是世界上最大的通訊電子消費市場之一，多層板背鉆技術(shù)線路板主要應(yīng)用于通訊設(shè)備、消費電子、高端服務(wù)器、醫(yī)療電子、工控、軍事等領(lǐng)域。多層背鉆技術(shù)的需求也不斷擴大，背鉆技術(shù)產(chǎn)品主要在美韓日生產(chǎn)，隨著線路板制造對環(huán)境的影響越來越大，多數(shù)供給跨國電子產(chǎn)品的制造商轉(zhuǎn)移到我國生產(chǎn)，從而帶動了背鉆技術(shù)在我國的發(fā)展。然而，多層背鉆線路板對設(shè)備、工藝制程能力等方面要求很高，總體在市場上一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。

以下將重點描述機械背鉆孔制作以及背鉆孔鍍銅控制流程制作方式，以供大家參考，并給與寶貴建議。

2 背鉆孔制作工藝

2.1 機械背鉆線路板制作流程

開料→機械鉆孔（鉆通孔和背鉆孔）→沉銅→板電→蝕刻→AOI檢查→防焊→文字→成型→電測→終檢→表面處理→包裝。

2.2 機械背鉆孔制作

2.1.1 背鉆孔在機械鉆孔制作原理

機械背鉆孔制作方式區(qū)別與激光鉆孔方式主要的區(qū)別在于下鉆深度的控制，常規(guī)的機械鉆孔機不具備制作機械背鉆孔的能力，機械鉆孔機必須擁有CCD射電深控測量功能，方可精確控制深度。

2.2.2 關(guān)鍵技術(shù)控制

（1）板厚公差控制。

壓合過程中產(chǎn)生的板厚厚度偏差，會直接影響到背鉆孔所保留的殘留底材厚度要求。因此在壓合必須通過自動板厚測量設(shè)備，經(jīng)過100%測量9點，將數(shù)據(jù)區(qū)分為上限、中限，下限三個標準，并各自取中值作為下鉆深度參數(shù)補償參考值。

（2）鋁片厚度公差控制。

鋁片厚度不均也會影響到下鉆深度的控制。常規(guī)鉆通孔對鋁片的要求不高，鋁片僅僅起到一個減少披鋒和散熱的功能；但是制作背鉆孔，鋁片尚有一個重要的功能---測算背鉆孔深度的起點，其原理是鉆頭高速運轉(zhuǎn)，當鉆刀（槽刀）鉆尖接觸到鋁片的一霎，鉆機附帶的CCD射電測試功能開始計算鉆頭下落的深度，當達到參數(shù)設(shè)定深度值時，將立即起刀。因此制作背鉆孔時，確保鋁片厚度偏差控制在0.05 mm以內(nèi)，并確保鋁片無翹起和打折的狀況。

（3）背鉆孔深度公差控制。

鉆孔深度存在一定的公差控制要求，以及板件厚度公差控制要求，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？從工藝試驗得出的看法是寧淺勿深，請看圖1分析：

圖1

假設(shè)客戶要求從焊錫面鉆到M層，則本著寧淺勿深的規(guī)則，要求鉆孔最深處的理論深度處于M+1層——M+2層之間。那么測試圖形必須按背鉆孔與M+2層開路，同時與M+1層不可開路。

如圖2所示：

當背鉆按預(yù)定達到M+1與M+2層之間，那么我們可以通過測試A、B、C、D孔之間的連接情況判斷出結(jié)果。

當A與B、C孔同時連通時候，說明鉆孔深度過淺。

當A與B、C孔同時開路時候，說明鉆孔深度過深，可能超出客戶的要求。在這種情況下，必須測試A孔與D孔之間的連接情況：如果開路，則說明已經(jīng)導致信號線斷開，板件必須報廢；如果是通路，則板件還符合客戶要求，但是深度已經(jīng)過深，必須進行相關(guān)調(diào)節(jié)。

當A與C孔連通而又和B孔開路時，背鉆深度剛好達到第M+1層與M+2層之間，符合我們的控制要求，可以正常生產(chǎn)。

圖2

（4）關(guān)鍵參數(shù)控制（參考廠內(nèi)某一訂單要求）

表1

2.2.3 小結(jié)

通過多次試驗經(jīng)驗總結(jié)，影響背鉆深度公差的主要因素是下鉆深度參數(shù)，關(guān)鍵在于做好板厚厚度和鋁片厚度的管控。同時機械背鉆必須擁有CCD射電測量功能，確保下鉆達成值。

2.3 背鉆孔在沉銅板電制作原理

2.3.1 背鉆孔在沉銅板電制作難點

背鉆孔電鍍和常規(guī)通孔鍍銅方式有所不同。首先，背鉆孔屬于單通孔，通孔屬于雙通孔；單通孔機械鉆孔中，排屑效果較比雙通孔的能力差，殘膠沉銅板電后會形成銅瘤。其次單通孔的孔底藥水置換能力比雙通孔差，非常容易造成鍍銅不均的現(xiàn)象，其表現(xiàn)是背鉆孔孔口的銅厚能達到通孔銅厚要求（標準要求25 mm），孔口到孔底銅厚逐漸偏薄，直到背鉆孔拐點為銅厚最低點只有約11 mm，圖3所示。

圖3

2.3.2 關(guān)鍵技術(shù)控制

（1）背鉆孔殘膠銅瘤控制。

背鉆孔不像通孔一般，可以從兩端排屑，其單端排屑效果較差，因此孔壁上的殘膠較比通孔會多，處理不佳，沉銅板電后將形成殘膠銅瘤，影響品質(zhì)。通過以下三方面控制，能有效控制殘膠導致的銅瘤產(chǎn)生，將稀松殘留在背鉆孔內(nèi)（尤其是背鉆孔底部）的粉塵殘膠清除。

表2

鉆孔后使用氣槍吹孔；

磨刷加大高壓水洗壓力，磨刷設(shè)備備置超聲波功能，背鉆孔朝下過磨刷線；

沉銅2次除膠。

（2）背鉆孔鍍銅均勻性控制。

背鉆孔屬于單通孔，藥水置換能力較比通孔較差，因此會導致藥水置換能力好的區(qū)域孔銅較厚，而底部，尤其在底部拐角位置藥水置換能力最差，也是孔銅厚度最薄的地方。常規(guī)的龍門式打氣電鍍方式無法達到預(yù)期效果，同時常規(guī)的電鍍藥水滲透能力不足也是影響鍍銅均勻性的主要因素，因此通過以下幾個方面的改造調(diào)整，可確保背鉆孔的整體鍍銅均勻性。

可優(yōu)選幾個槽通過設(shè)備改造，加裝噴射管道，將攪拌方式從打氣改為噴射方式，對背鉆孔進行噴射，提高背鉆孔的藥水置換能力。

調(diào)整鍍銅藥水的光澤性，可通過試驗得出最佳值，以高銅低酸的藥水成分，提高電鍍藥水的鍍銅滲透能力。

可通過不同電鍍品牌藥水廠商試驗數(shù)據(jù)調(diào)整電鍍藥水光澤劑比例，達到效果。

（3）關(guān)鍵參數(shù)及控制要點（參考廠內(nèi)某一訂單要求）。

2.3.3 小結(jié)

通過多次試驗經(jīng)驗總結(jié)，影響背鉆孔銅厚度均勻性主要因素電鍍攪拌方式的改造，傳統(tǒng)的打氣方式不適合背鉆板制作，必須改造成噴射攪拌方式。同時電鍍藥水需要提高光澤劑比例，但是不同電鍍藥水廠家調(diào)整方式不同，可通過試驗得出最佳值。

圖4 背鉆孔孔口28mm

圖5 背鉆孔拐點29mm

3 結(jié)論

背鉆的作用其實是鉆掉沒有起到任何連接或者傳輸作用的通孔段，避免造成信號傳輸?shù)姆瓷?、散射、延遲等，給信號帶來“失真”。同時減少布線層，也是對線路板輕、薄、小改良升級的一個重要研究方向。以上方法制作的試樣板已經(jīng)交付給到客戶，客戶反應(yīng)良好，也請同行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員給與點評，以優(yōu)化背鉆技術(shù)線路板工藝問題。

陳健，主要從事PCB板制造新工藝/技術(shù)研究開發(fā)管理工作。有十年以上的PCB工藝和制造的工作經(jīng)驗，曾主導過多種品質(zhì)改善專案，并取得顯著成效。

Mechanical back drilling and production technology research

CHEN Jian

During PCB process, plating through hole can be taken as trace. Some hole has no connection at the end part, which will cause the signal return, the resonance reduction, and may cause the signal transmission reflection, scattering delay and distortion. Through the back drilling technology, it will reduce the hole link loss and can guarantee the signal integrity. This paper mainly introduces the mechanical drilling and drilling copper plating production experience and hope to provide reference to the industry.

Machine Drilling; Back Drilling; Depth; Copper Thickness

TN41

A

1009-0096（2014）01-0059-04