PCB生产中的过孔和背钻都是什么？一文了解

PCB⽣产中的过孔和背钻都是什么？⼀⽂了解

⼀、⾼速PCB中的过孔设计

在⾼速PCB设计中，往往需要采⽤多层PCB，⽽过孔是多层PCB 设计中的⼀个重要因素。PCB中的过孔主要由孔、孔周围的焊盘区、POWER 层隔离区三部分组成。接下来，我们来了解下⾼速PCB中过孔的问题及设计要求。

303c⾼速PCB中过孔的影响

⾼速PCB多层板中，信号从某层互连线传输到另⼀层互连线就需要通过过孔来实现连接，在频率低于1 GHz时，过孔能起到⼀个很好的连接作⽤，其寄⽣电容、电感可以忽略。当频率⾼于1 GHz后，过孔的寄⽣效应对信号完整性的影响就不能忽略，此时过孔在传输路径上表现为阻抗不连续的断点，会产⽣信号的反射、延时、衰减等信号完整性问题。当信号通过过孔传输⾄另外⼀层时，信号线的参考层同时也作为过孔信号的返回路径，并且返回电流会通过电容耦合在参考层间流动，并引起地弹等问题。

乙氧酰胺苯甲酯过孔的类型

过孔⼀般⼜分为三类：通孔、盲孔和埋孔。

抗干扰滤波器

盲孔：指位于印刷线路板的顶层和底层表⾯，具有⼀定深度，⽤于表层线路和下⾯的内层线路的连接，孔的深度与孔径通常不超过⼀定的⽐率。

埋孔：指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表⾯。

通孔：这种孔穿过整个线路板，可⽤于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在⼯艺上更易于实现，成本较低，所以⼀般印制电路板均使⽤

⾼速PCB中的过孔设计

在⾼速PCB设计中，看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很⼤的负⾯效应。为了减⼩过孔的寄⽣效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：

（1）选择合理的过孔尺⼨。对于多层⼀般密度的PCB 设计来说，选⽤0.25mm/0.51mm/0.91mm（钻孔/ 焊盘/ POWER 隔离区）的过孔较好；对于⼀些⾼密度的PCB 也可以使⽤0.20mm/0.46mm/0.86mm 的过孔，也可以尝试⾮穿导孔；对于电源或地线的过孔则可以考虑使⽤较⼤尺⼨，以减⼩阻抗；

（2）POWER隔离区越⼤越好，考虑PCB 上的过孔密度，⼀般为D1=D2+0.41；

（3）PCB 上的信号⾛线尽量不换层，也就是说尽量减少过孔；

（4）使⽤较薄的PCB有利于减⼩过孔的两种寄⽣参数；

（5）电源和地的管脚要就近过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗；

（6）在信号换层的过孔附近放置⼀些接地过孔，以便为信号提供短距离回路。

此外，过孔长度也是影响过孔电感的主要因素之⼀。对⽤于顶、底层导通的过孔，过孔长度等于PCB厚度，由于PCB层数的不断增加，PCB厚度常常会达到5 mm以上。然⽽，⾼速PCB设计时，为减⼩过孔带来的问题，过孔长度⼀般控制在2.0mm以内。对于过孔长度⼤于2.0 mm过孔，通过增加过孔孔径，可在⼀定程度上提⾼过孔阻抗连续性。当过孔长度为1.0 mm及以下时，最佳过孔孔径为0.20 mm ~ 0.30 mm。

⼆、PCB⽣产中的背钻⼯艺

1.什么PCB背钻？

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。

2.背钻孔有什么样的优点？

1）减⼩杂讯⼲扰；

2）提⾼信号完整性；

3）局部板厚变⼩；

4）减少埋盲孔的使⽤，降低PCB制作难度。

3.背钻孔有什么作⽤？

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。

4.背钻孔⽣产⼯作原理

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

5.背钻制作⼯艺流程？

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；

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；

c、在电镀后的PCB上制作外层图形；

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；

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；

f、背钻后对背钻孔进⾏⽔洗，清除背钻孔内残留的钻屑。

6.如有电路板有孔要求从第14层钻到12层要如何解决呢？

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。

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

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。

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。

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。

7.背钻孔板技术特征有哪些？

1）多数背板是硬板

2）层数⼀般为8⾄50层

3）板厚：2.5mm以上

4）厚径⽐较⼤

5）板尺⼨较⼤

6）⼀般⾸钻最⼩孔径>=0.3mm

7）外层线路较少，多为压接孔⽅阵设计

8)背钻孔通常⽐需要钻掉的孔⼤0.2MM

钼加工9)背钻深度公差：+/-0.05MM

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

8.背钻孔板主要应⽤于何种领域呢？

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。

在Allegro中实现背钻⽂件输出

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：

金刚石磨头

2.在菜单中点：Manufacturing→NC→ Backdrill Setup and Analysis，如下图：

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：

4.钻孔⽂件如下：

5.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