背钻工艺综述

刘新年 刁生祥

（深圳市景旺电子股份有限公司，广东 深圳 215300）

1 背钻对信号传输影响

所有高科技高附加值的产品的共性是在设计上都追求低功耗、低电磁辐射、高可靠性、小型化、轻型化、信号传输高速化的特点，而要在设计上达到以上要求，PCB高速信号传输线路设计是其关键因素。一般来说，一块PCB要使信号高速传输，在设计上要从减少器件间互连长度、改善网络拓扑结构、减小电镀过孔无用铜柱长度、优化EMCEMI、信号层要求优先布在内层、采用小孔/小图形线等方面提升。

根据以上设计，一种方式是通过对PCB板中通孔设为埋孔、盲孔的高层HDI板来减少电镀过孔无用铜柱长度；另一种方式是通过普通多层板+背钻来减少电镀过孔无用铜柱长度。综合以上两种设计方式，无疑背钻工艺是一种实现低成本、高可靠性高速信号传输最佳方式。

下面以16层为例来说明背钻原理，此板要求从L16层到L9层钻透，不钻到L8层，具体见图1。

图1 背钻示意图

该板在没有实行背钻前信号通过铜向元件面传输的同时也向焊接面进行传输，而L9-L16层并没有起到任何的连接和传输作用，容易造成信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来失真。而采取背钻后信号的传输只向元件面传输而不再向焊接面传输，改善了信号的传输质量。背钻就是将过孔端不起任何连接作用的通孔段钻去，以提升信号的传输质量。表1为过孔多余铜柱对信号的影响关系分析。

表1 过孔多余铜柱对信号的影响关系

2 背钻流程设计

背钻是通过钻刀对电镀过孔内不用连接的铜钻掉，因铜的延展性及钻刀的受力方向易导致孔内铜丝，且铜丝藏在孔内，外力无法处理。我部通过对背钻不同流程设计进行试验，确认背钻放在图电后、蚀刻前加工流程最佳，孔内也无铜丝。具体流程设计为图2。

图2

3 参数设定

背钻是利用机械钻孔机深度控制功能（CCD）,在某些电镀孔上用较大直径的钻刀钻具有一定深度要求的非电镀孔，以去除部分孔铜。背钻钻孔加工如图3所示。

图3 背钻前后机加工示意图

从上图可知，背钻深度管控是整个背钻工艺的重点，为了保证背钻深度符合要求，我们必须分别从机器参数设定及背钻程式方面加以管控。

（1）机台参数设定。

根据我公司实际情况，有控深功能钻机目前只有SCHMOLL机，型号为LM6-160S，背钻板一律安排在此类机台制作（特殊情况除外）。背钻时schmoll钻机机器内部控制Z轴降速的参数必须由100更改为5100, 以保证Z轴的下钻精度，做完背钻后必须改回原来的参数。具体方法如下：

在X30模式下按F3进入手动页面，ctrl+D进入DOS系统，之后执行：D：＞XP回车，输入N，回车，将光标移动到62行，将其后的值由0100改为5100,更改完后，回车，按O，按Y保存，然后输入EXIT退出系统。

（2）程序深度设定方法。

在程式中要控深的刀具后插入“M18 Zxx”设定此支钻刀的下钻深度，然后在此把刀的最后加“M19”，关闭控深功能。具体为：

M48，METRIC，LZ，000.000，T01C0.55，%，T01

M18 Z0.55 （设定为第一把刀具的深度控制为0.55 mm）

M25， XnYn， XmYm， ……

M19 （取消第一把刀深度设置）， M30。

4 批量验证

（1）背钻深度值见图4。

（2）板电测一次合格率见表2。

小结：（1）所有背钻孔深度都在要求范围之内，背钻深度符合设计要求，孔内无铜丝残留；（2）按以上工艺流程及方法背钻加一次成品合格率在90%以上，说明上斜背钻工艺己基本成熟。

5 结论

图4 背钻深度值数据表

表2 板电测一次合格率数据表

（1）背钻因其特殊设计，对信号传输质量有较大提升，在通信、计算机、图形图像处理等领域应用广泛；

（2）背钻工艺可通过低成本投入（相比HDI板流程）达到信号高可靠传输优势；

（3）通过小批量试板，背钻流程设计及深度设定方法可行。