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背钻工艺详解 1.什么背钻? 8 U$ j* \( z3 l/ w1 ~+ `- @
背钻其实就是控深钻比较特殊的一种,在多层板的制作中,例如12层板的制作,我们需要将第1层连到第9层,通常我们钻出通孔(一次钻),然后陈铜。这样第1层直接连到第12层,实际我们只需要第1层连到第9层,第10到第12层由于没有线路相连,像一个柱子。这个柱子影响信号的通路,在通讯信号会引起信号完整性问题。所以将这个多余的柱子(业内叫STUB)从反面钻掉(二次钻)。所以叫背钻,但是一般也不会钻那么干净,因为后续工序会电解掉一点铜,且钻尖本身也是尖的。所以PCB厂家会留下一小点,这个留下的STUB的长度叫B值,一般在50-150UM范围为好。 file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps1.png
7 U- G# ]: r1 R" g, [! I2.背钻孔有什么样的优点?
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$ e' d" M$ ?4 p, U: F& t 1)减小杂讯干扰;
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% e* l6 j3 I1 z. `3 n' `$ V F7 N 2)提高信号完整性; * m# b: N# W) E- Z
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3)局部板厚变小;
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4)减少埋盲孔的使用,降低PCB制作难度。
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3 S! D' f, D: |% J" y8 O3.背钻孔有什么作用?
`0 U5 j7 z3 b8 q, E0 a+ T背钻的作用是钻掉没有起到任何连接或者传输作用的通孔段,避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟等,给信号带来“失真”研究表明:影响信号系统信号完整性的主要因素除设计、板材料、传输线、连接器、芯片封装等因素外,导通孔对信号完整性有较大影响。 ! y( G8 ~" ] N
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4.背钻孔生产工作原理
. R) e( s0 v8 ]依靠钻针下钻时,钻针尖接触基板板面铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置,再依据设定的下钻深度进行下钻,在达到下钻深度时停止下钻。如图二,工作示意图所示 file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps2.png + J; ]: ]4 M7 }- }3 E4 ^
5.背钻制作工艺流程?
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a、提供PCB,PCB上设有定位孔,利用所述定位孔对PCB进行一钻定位并进行一钻钻孔;
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b、对一钻钻孔后的PCB进行电镀,电镀前对所述定位孔进行干膜封孔处理; 6 e. M! d: m; N K+ k) M
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c、在电镀后的PCB上制作外层图形; . z$ b, F# `5 K! w+ u- y
# R* `; X- Q1 S d、在形成外层图形后的PCB上进行图形电镀,在图形电镀前对所述定位孔进行干膜封孔处理; 0 K) T# p" ~+ b# h
$ C7 ] g# h' o* N0 {' z/ W e、利用一钻所使用的定位孔进行背钻定位,采用钻刀对需要进行背钻的电镀孔进行背钻; _8 k) m2 D6 Q; v3 T8 _- p
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f、背钻后对背钻孔进行水洗,清除背钻孔内残留的钻屑。 6 b& c+ x/ \# U& E2 ^3 P! H
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6. 如有电路板有孔要求从第14层钻到12层要如何解决呢?
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1)如该板在第11层有信号线,在信号线的两端有通孔连接到元件面和焊锡面,在元件面上将会插装元器件,如下图所示,也就是说,在该线路上,信号的传输是从元件A通过第11层的信号线传递到元件B。 file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps3.png " }: ^' I- d. r& U- [7 _5 M' j
2)按第1点所描述的信号传输情况,通孔在该传输线路的作用等同于信号线,如果我们不进行背钻,则信号的传输路线如图五所示。 file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps4.png
/ t9 d# W2 O" F( N# \3 r" T { 3)从第2点所描述的图中,我们可以看到,在先好传输过程中,焊锡面到11层的通孔段其实并没有起到任何的链接或者传输作用。而这一段通孔的存在则容易造成信号传输的反射、散射、延迟等,因此背钻实际上就是钻掉没有起到任何链接或者传输作用的通孔段,避免造成信号传输的反射、散射、延迟,给信号带来失真。 4 ]& |8 g9 G/ ?& O
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由于钻孔深度存在一定的公差控制要求,以及板件厚度公差,我们无法100%满足客户绝对的深度要求,那么对于背钻深度的控制是深一点好还是浅一点好?我们对工艺的看法是宁浅勿深,图六。
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7. 背钻孔板技术特征有哪些?
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1)多数背板是硬板
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2)层数一般为8至50层 1 k# c6 M5 Z0 D3 |: t/ X
/ ~9 L, X8 Z' v2 ^ 3)板厚:2.5mm以上
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u7 @% ]! \4 y% ]) r& g# a 4)厚径比较大
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5)板尺寸较大 # L2 D. W8 t/ Y0 K" p
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6)一般首钻最小孔径>=0.3mm
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( n0 A( {8 j0 n8 w2 `! G* D# O, ~ 7)外层线路较少,多为压接孔方阵设计 ! ~3 K: K4 r$ u# ]" a& H
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8)背钻孔通常比需要钻掉的孔大0.2MM
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2 M1 p: r. c7 V2 k 9)背钻深度公差:+/-0.05MM
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10)如果背钻要求钻到M层,那么M层到M-1(M层的下一层)层的介质厚度最小0.17MM
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8.背钻孔板主要应用于何种领域呢?
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$ N2 U& S+ Q8 v背板主要应用于通信设备、大型服务器、医疗电子、军事、航天等领域。由于军事、航天属于敏感行业,国内背板通常由军事、航天系统的研究所、研发中心或具有较强军事、航天背景的PCB制造商提供;在中国,背板需求主要来自通信产业,现逐渐发展壮大的通信设备制造领域。
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) o9 g5 y+ Y4 m% u* S5 M! ^在allegro中实现背钻文件输出
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; p8 U: y* @/ ]' [1.首先选中背钻Net,定义长度。在菜单栏中点Edit-Properties,打开对话框Edit property,如下图: file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps6.png ; \ Z& I# }6 k# {2 R6 f/ v
2.在菜单中点:Manufacturing→NC→ Backdrill Setup and Analysis,如下图: file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps7.png 8 h- N6 ^; i: `( n
3.背钻可以从top层开始,也可以从Bottom层开始。高速信号上的连接管脚和VIA都需要做背钻。设置如下: file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps8.png file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps9.png 5 }- Y. W* a6 d! g9 b
4.钻孔文件如下: file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps10.png
8 ?8 ]+ Q; G9 M; M5 w5.将背钻钻孔文件和背钻钻孔深度的表格一起打包发给PCB厂,背钻深度表格需手动填写
file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps11.png file:///C:/Users/yx/AppData/Local/Temp/ksohtml22800/wps12.png 相关的一些属性Properties 6 ?2 f; l" z+ E N+ Z l
# i# T* U9 y1 G0 c1 v1、BACKDRILL_MAX_PTH_STUB(net):在constraint manager里面需要给背钻的网络赋予BACKDRILL_MAX_PTH_STUB属性,只有设置了属性,软件才会识别为这个网络需要考虑背钻。在constraintmanager→net→general properties →worksheet→backdrill项,选择需要的项目并单击鼠标右键,在弹出的快捷菜单中选择change命令,输入maximum stub的值即可。Stub的计算原则为top和bottom两面的stub都会被计入到最大的stub长度里面。 " G4 Y0 X5 ^, B! A2 O- W' v
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2、BACKDRILL_EXCLUDE属性:定义了这个属性后,相关的目标就不进行背钻,此属性可以赋给symbol,pin,via,甚至可以在建库的时候就附上属性。
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3、BACKDRILL_MIN_PIN_PTH属性:确保最小的通孔金属化的深度
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0 I# |. U' d3 _6 c5 e4、BACKDRILL_OVERRIDE属性:用户自定义backdrill的范围,这也是比较有用的一个方法,尤其是针对结构简单,背钻深度一致的设计。 , p- g8 P: u1 V: ?6 z$ S
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5、BACKDRILL_PRESSFIT_CONNECTOR属性:这是针对压接件的设置属性,一般情况下,背钻会识别压接器件,不会从器件面背钻,如果要求两面背钻,压接器件必须赋予BACKDRILL_PRESSFIT_CONNECTOR属性。用于压接器件,要求单面或者双面背钻背钻时,指定这个参数后,背钻深度不会进入压接器件必需的有效连接区域。值<value1:value2>,其中values=pin contact range,这个值必须从压接器件厂家得到。
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& }* O, k" A2 F+ k5 }针对背钻的属性都设置完成后,就是对背钻的分析了,启动菜单命令:manufacture→NC backdrill setup and analysis,启动背钻界面分析窗口,选择new pass set,设置一些背钻的参数,分析之后会产生报告,有冲突的地方都会有详细说明。
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如果分析没有问题,那么背钻的设置就全部完成了, 需要在后处理的光绘输出阶段如NC-Drill legend和NC Drill的窗口中选择include backdrill,然后执行生成背钻钻孔孔位图和钻孔文件。
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注意PCB板厂的背钻深度工艺能力需要与厂家沟通。 1 l; k; u7 y0 m
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