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關于PCB生產中的過孔和背鉆的技術,你能說出多少條?

發布日期:2021-09-22 00:00 來源:http://www.eanaliza.com 點擊:

關于PCB生產中的過孔和背鉆的技術,你能說出多少條?


做硬件的朋友都知道,PCB過孔的設計其實很有講究,今天為大家分享PCB中過孔和背鉆的技術知識。

圖片

01


高速PCB中的過孔設計


在高速PCB設計中,往往需要采用多層PCB,而過孔是多層PCB 設計中的一個重要因素。


PCB中的過孔主要由孔、孔周圍的焊盤區、POWER 層隔離區三部分組成。


1.高速PCB中過孔的影響


高速PCB多層板中,信號從某層互連線傳輸到另一層互連線就需要通過過孔來實現連接,在頻率低于1GHz時,過孔能起到一個很好的連接作用,其寄生電容、電感可以忽略。


當頻率高于1 GHz后,過孔的寄生效應對信號完整性的影響就不能忽略,此時過孔在傳輸路徑上表現為阻抗不連續的斷點,會產生信號的反射、延時、衰減等信號完整性問題。


當信號通過過孔傳輸至另外一層時,信號線的參考層同時也作為過孔信號的返回路徑,并且返回電流會通過電容耦合在參考層間流動,并引起地彈等問題。


2.過孔的類型

過孔一般又分為三類:通孔、盲孔和埋孔。


盲孔:指位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內層線路的連接,孔的深度與孔徑通常不超過一定的比率。


埋孔:指位于印刷線路板內層的連接孔,它不會延伸到線路板的表面。


通孔:這種孔穿過整個線路板,可用于實現內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現,成本較低,所以一般印制電路板均使用。


3.高速PCB中的過孔設計

在高速PCB設計中,看似簡單的過孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響,在設計中可以盡量做到:


(1)選擇合理的過孔尺寸。對于多層一般密度的PCB 設計來說,選用0.25mm/0.51mm/0.91mm(鉆孔/ 焊盤/ POWER 隔離區)的過孔較好;對于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的過孔,也可以嘗試非穿導孔;對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗;


(2)POWER隔離區越大越好,考慮PCB 上的過孔密度,一般為D1=D2+0.41;


(3)PCB 上的信號走線盡量不換層,也就是說盡量減少過孔;


(4)使用較薄的PCB有利于減小過孔的兩種寄生參數;


(5)電源和地的管腳要就近過孔,過孔和管腳之間的引線越短越好,因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗,以減少阻抗;


(6)在信號換層的過孔附近放置一些接地過孔,以便為信號提供短距離回路。

此外,過孔長度也是影響過孔電感的主要因素之一。對用于頂、底層導通的過孔,過孔長度等于PCB厚度,由于PCB層數的不斷增加,PCB厚度常常會達到5 mm以上。然而,高速PCB設計時,為減小過孔帶來的問題,過孔長度一般控制在2.0mm以內。對于過孔長度大于2.0 mm過孔,通過增加過孔孔徑,可在一定程度上提高過孔阻抗連續性。當過孔長度為1.0 mm及以下時,Z佳過孔孔徑為0.20 mm ~ 0.30 mm。


02


PCB生產中的背鉆工藝



1.什么PCB背鉆?

背鉆其實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,在通訊信號中會引起信號完整性問題。所以將這個多余的柱子(業內叫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點?

1)減小雜訊干擾;

2)提高信號完整性;

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的反射、散射、延遲等,給信號帶來“失真”研究表明:影響信號系統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.背鉆孔生產工作原理

依靠鉆針下鉆時,鉆針尖接觸基板板面銅箔時產生的微電流來感應板面高度位置,再依據設定的下鉆深度進行下鉆,在達到下鉆深度時停止下鉆。


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,清除背鉆孔內殘留的鉆屑。


6.背鉆孔板技術特征有哪些?

1)多數背板是硬板

2)層數一般為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Z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)層的介質厚度Z小0.17MM


7.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、醫療電子、軍事、航天等領域。由于軍事、航天屬于敏感行業,國內背板通常由軍事、航天系統的研究所、研發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業,現逐漸發展壯大的通信設備制造領域。


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