PCB背钻工艺开发.docx

广州杰赛科技股份有限公司第九事业部印制电路分公司 广州杰赛科技股份有限公司第九事业部印制电路分公司 背钻工艺开发 报告编号：TE - 2009-9-15 主题 主题 背钻工艺开发 技术人员 彭承刚 目的 开发新工艺 相关工序 钻孔、层压 转呈人员 詹总工、任经理、钟经理、刘经理 日期 2009-9-15 处理结果 POSALUX 钻机能完成制作深度公差为 +/-25um，水平偏移度根据二钻孔位公差控制 为 +/-0.1mm，二钻孔（背钻）刀径比一钻孔刀径最少大0.35mm 一、简介： 随着信息化产业的不断推动，数字信号传输的速度越来越快，频率越来越高，以及大功率供放器的运 用，传统设计的PCB 板已经不能满足这种高频电路的需要。一些技术领先的交换机生产企业越来重视对于信号的完整性传输研究，且已证明 PTH 孔无用孔铜部分有着重大影响，所以使用背钻技术去除这部分孔可以低成本，且满足高频、高速的性能。本文主要从客户需要出发，通过策划和试验，对如何开发此项新工 艺进行一个完整的阐述。 二、前期策划 识别关键流程以及易产生缺陷分析 钻通孔 缺陷分析：背钻的一钻孔偏会加大背钻孔与一钻孔对准度差异，对背钻精度造成较大影响，所以必须 严格控制一钻孔位精度。 采取措施： 此类孔必须采用新刀钻孔。 钻孔参数优化：降低CHIPLOAD 。 背钻 缺陷分析：背钻是利用钻机的深度控制功能实现盲孔的加工，以去除部分孔铜。其公差主要受到背钻 设备精度和介质厚度公差的影响。 采取措施： 对背钻深度进行能力研究，判断是否足够； 监控背钻深度和介质厚度公差。 三、背钻初始能力研究 背钻定位能力研究 当背钻（back drill）与初钻（first drill）的对准度较差时，则会导致短线长度（stub length） 一边大一边小（图 3-1-1-1），从而影响背钻的精度。按公司难度控制表，孔位公差为+/-0.1mm。 以左图为例，孔左边二钻到一钻距离 47.09um，孔右边二钻到一钻距离 155.12um，两边相差 88um，即偏差 44um。 以左图为例，孔左边二钻到一钻距离 47.09um，孔右边二钻到一钻距离 155.12um，两边相差 88um，即偏差 44um。 图 3-1-1-1 另外，为减小背钻与初钻的对准度误差，背钻与初钻时使用钻机的同一象限生产，因为PCB 板钻孔时上表面的孔位精度要高于下表面的孔位精度。 与上述原理相同，要得到良好的阶梯背钻效果，且满足电性能，除需要克服偏位外，还要钻掉一钻后的孔壁铜，所以其包含二钻对准度公差和孔径公差（0.1mm+0.075mm）共偏差 0.175mm，从而得到二钻孔（背钻）刀径比一钻孔刀径最少要大0.35mm（0.175mm×2）。 背钻深度公差能力研究 目前用于生产背钻和盲孔的钻机绝大部分为高频电子感应原理钻机，其加工精度较高，但其精度容易 受外界的影响，如钻刀的电阻大小、钻刀刀尖上的粉尘与铜丝、板厚的公差、盖板与测量单元接触效果， 板的翘曲度等，容易导致钻机报警和影响钻机深度控制，因此生产时需要注意选择更为合适的钻孔物料及 钻孔方法。 使用不同类型钻刀比较 从理论上说，在相同的对准度偏差的前提下，背钻钻刀的刀尖角度越小则短线长度的偏差越大，背 钻钻刀的刀尖角度越大则短线长度，高频电子感应原理钻机工作原理为钻刀与PCB 板或盖板（导体）接触， 系统通过高频电子导通形成回路，回路的重要导体为钻刀（见图3-2-1-1），并从此点开始计算下钻深度。 因此钻刀会影响背钻的精度。 图 3-2-1-1 图 3-2-1-2 现有普通焊接式钻刀（见图 3-2-1-2），中间焊接层电阻较大，对背钻信号传输有一定影响。所以需要使用钻刀柄与钻刀刃一体的全钨钢钻刀。 另外，刀尖角度大小影响背钻孔型和毛刺状况，现有刀尖角 130°钻刀（见图 3-2-1-3），斜率比较大，对深度控制效果不佳，因此有必要进行改进。 图 3-2-1-3 图 3-2-1-4 如图 3-2-1-5 所示为钻刀的刀尖角度对背钻深度影响的对比图，当钻孔深度参数不变时（均钻到 H2 位置），钻刀的刀尖角度变大会引起背钻深度（H1）变大。反之，钻刀的刀尖角变小会引起背钻深度（H1）变小，刀尖角度为165°的钻刀（参阅图3-2-1-6）于刀尖角度为130°的钻刀的背钻深度之间有深度差（H3），因此背钻需要严格控制钻刀的刀尖角度。 图 3-2-1-5 图 3-2-1-6 刀尖角度钻孔效果判断130°钻刀斜率大，对深度控制效果不佳，对准度高 刀尖角度 钻孔效果 判断 130°钻刀 斜率大，对深度控制效果不佳，对准度高 其次 165°钻刀 孔形最好，虽然对准度存在偏差，但斜率小，深度控制相对容易 最佳 180°钻刀 无斜率，但严重积压铜丝、粉尘和孔壁被扯裂，客户