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機(jī)械背鉆孔制作技術(shù)研究淺談

陳 健
（勝宏科技（惠州）股份有限公司，廣東 惠州 516211 ）

PCB制造過(guò)程中鍍通孔可當(dāng)作是線路來(lái)看，某些鍍通孔端部的無(wú)連接，這將導(dǎo)致信號(hào)的折回，共振也會(huì)減輕，可能會(huì)造成信號(hào)傳輸?shù)姆瓷?、散射、延遲等，給信號(hào)帶來(lái)“失真”的問(wèn)題，通過(guò)背鉆技術(shù)，對(duì)減少孔鏈路損耗越有利和更能保證信號(hào)的完整性。文章主要介紹了機(jī)械背鉆和背鉆孔鍍銅控制兩個(gè)方面的制作經(jīng)驗(yàn)，以供同行業(yè)參考。

機(jī)械鉆孔；背鉆；深度；銅厚

1 前言

我國(guó)是世界上最大的通訊電子消費(fèi)市場(chǎng)之一，多層板背鉆技術(shù)線路板主要應(yīng)用于通訊設(shè)備、消費(fèi)電子、高端服務(wù)器、醫(yī)療電子、工控、軍事等領(lǐng)域。多層背鉆技術(shù)的需求也不斷擴(kuò)大，背鉆技術(shù)產(chǎn)品主要在美韓日生產(chǎn)，隨著線路板制造對(duì)環(huán)境的影響越來(lái)越大，多數(shù)供給跨國(guó)電子產(chǎn)品的制造商轉(zhuǎn)移到我國(guó)生產(chǎn)，從而帶動(dòng)了背鉆技術(shù)在我國(guó)的發(fā)展。然而，多層背鉆線路板對(duì)設(shè)備、工藝制程能力等方面要求很高，總體在市場(chǎng)上一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。

以下將重點(diǎn)描述機(jī)械背鉆孔制作以及背鉆孔鍍銅控制流程制作方式，以供大家參考，并給與寶貴建議。

2 背鉆孔制作工藝

2.1 機(jī)械背鉆線路板制作流程

開(kāi)料→機(jī)械鉆孔（鉆通孔和背鉆孔）→沉銅→板電→蝕刻→AOI檢查→防焊→文字→成型→電測(cè)→終檢→表面處理→包裝。

2.2 機(jī)械背鉆孔制作

2.1.1 背鉆孔在機(jī)械鉆孔制作原理

機(jī)械背鉆孔制作方式區(qū)別與激光鉆孔方式主要的區(qū)別在于下鉆深度的控制，常規(guī)的機(jī)械鉆孔機(jī)不具備制作機(jī)械背鉆孔的能力，機(jī)械鉆孔機(jī)必須擁有CCD射電深控測(cè)量功能，方可精確控制深度。

2.2.2 關(guān)鍵技術(shù)控制

（1）板厚公差控制。

壓合過(guò)程中產(chǎn)生的板厚厚度偏差，會(huì)直接影響到背鉆孔所保留的殘留底材厚度要求。因此在壓合必須通過(guò)自動(dòng)板厚測(cè)量設(shè)備，經(jīng)過(guò)100%測(cè)量9點(diǎn)，將數(shù)據(jù)區(qū)分為上限、中限，下限三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，并各自取中值作為下鉆深度參數(shù)補(bǔ)償參考值。

（2）鋁片厚度公差控制。

鋁片厚度不均也會(huì)影響到下鉆深度的控制。常規(guī)鉆通孔對(duì)鋁片的要求不高，鋁片僅僅起到一個(gè)減少披鋒和散熱的功能；但是制作背鉆孔，鋁片尚有一個(gè)重要的功能---測(cè)算背鉆孔深度的起點(diǎn)，其原理是鉆頭高速運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)鉆刀（槽刀）鉆尖接觸到鋁片的一霎，鉆機(jī)附帶的CCD射電測(cè)試功能開(kāi)始計(jì)算鉆頭下落的深度，當(dāng)達(dá)到參數(shù)設(shè)定深度值時(shí)，將立即起刀。因此制作背鉆孔時(shí)，確保鋁片厚度偏差控制在0.05 mm以內(nèi)，并確保鋁片無(wú)翹起和打折的狀況。

（3）背鉆孔深度公差控制。

鉆孔深度存在一定的公差控制要求，以及板件厚度公差控制要求，無(wú)法100%滿足客戶絕對(duì)的深度要求，那么對(duì)于背鉆深度的控制是深一點(diǎn)好還是淺一點(diǎn)好？從工藝試驗(yàn)得出的看法是寧淺勿深，請(qǐng)看圖1分析：

圖1

假設(shè)客戶要求從焊錫面鉆到M層，則本著寧淺勿深的規(guī)則，要求鉆孔最深處的理論深度處于M+1層——M+2層之間。那么測(cè)試圖形必須按背鉆孔與M+2層開(kāi)路，同時(shí)與M+1層不可開(kāi)路。

如圖2所示：

當(dāng)背鉆按預(yù)定達(dá)到M+1與M+2層之間，那么我們可以通過(guò)測(cè)試A、B、C、D孔之間的連接情況判斷出結(jié)果。

當(dāng)A與B、C孔同時(shí)連通時(shí)候，說(shuō)明鉆孔深度過(guò)淺。

當(dāng)A與B、C孔同時(shí)開(kāi)路時(shí)候，說(shuō)明鉆孔深度過(guò)深，可能超出客戶的要求。在這種情況下，必須測(cè)試A孔與D孔之間的連接情況：如果開(kāi)路，則說(shuō)明已經(jīng)導(dǎo)致信號(hào)線斷開(kāi)，板件必須報(bào)廢；如果是通路，則板件還符合客戶要求，但是深度已經(jīng)過(guò)深，必須進(jìn)行相關(guān)調(diào)節(jié)。

當(dāng)A與C孔連通而又和B孔開(kāi)路時(shí)，背鉆深度剛好達(dá)到第M+1層與M+2層之間，符合我們的控制要求，可以正常生產(chǎn)。

圖2

（4）關(guān)鍵參數(shù)控制（參考廠內(nèi)某一訂單要求）

表1

2.2.3 小結(jié)

通過(guò)多次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，影響背鉆深度公差的主要因素是下鉆深度參數(shù)，關(guān)鍵在于做好板厚厚度和鋁片厚度的管控。同時(shí)機(jī)械背鉆必須擁有CCD射電測(cè)量功能，確保下鉆達(dá)成值。

2.3 背鉆孔在沉銅板電制作原理

2.3.1 背鉆孔在沉銅板電制作難點(diǎn)

背鉆孔電鍍和常規(guī)通孔鍍銅方式有所不同。首先，背鉆孔屬于單通孔，通孔屬于雙通孔；單通孔機(jī)械鉆孔中，排屑效果較比雙通孔的能力差，殘膠沉銅板電后會(huì)形成銅瘤。其次單通孔的孔底藥水置換能力比雙通孔差，非常容易造成鍍銅不均的現(xiàn)象，其表現(xiàn)是背鉆孔孔口的銅厚能達(dá)到通孔銅厚要求（標(biāo)準(zhǔn)要求25 mm），孔口到孔底銅厚逐漸偏薄，直到背鉆孔拐點(diǎn)為銅厚最低點(diǎn)只有約11 mm，圖3所示。

圖3

2.3.2 關(guān)鍵技術(shù)控制

（1）背鉆孔殘膠銅瘤控制。

背鉆孔不像通孔一般，可以從兩端排屑，其單端排屑效果較差，因此孔壁上的殘膠較比通孔會(huì)多，處理不佳，沉銅板電后將形成殘膠銅瘤，影響品質(zhì)。通過(guò)以下三方面控制，能有效控制殘膠導(dǎo)致的銅瘤產(chǎn)生，將稀松殘留在背鉆孔內(nèi)（尤其是背鉆孔底部）的粉塵殘膠清除。

表2

鉆孔后使用氣槍吹孔；

磨刷加大高壓水洗壓力，磨刷設(shè)備備置超聲波功能，背鉆孔朝下過(guò)磨刷線；

沉銅2次除膠。

（2）背鉆孔鍍銅均勻性控制。

背鉆孔屬于單通孔，藥水置換能力較比通孔較差，因此會(huì)導(dǎo)致藥水置換能力好的區(qū)域孔銅較厚，而底部，尤其在底部拐角位置藥水置換能力最差，也是孔銅厚度最薄的地方。常規(guī)的龍門式打氣電鍍方式無(wú)法達(dá)到預(yù)期效果，同時(shí)常規(guī)的電鍍藥水滲透能力不足也是影響鍍銅均勻性的主要因素，因此通過(guò)以下幾個(gè)方面的改造調(diào)整，可確保背鉆孔的整體鍍銅均勻性。

可優(yōu)選幾個(gè)槽通過(guò)設(shè)備改造，加裝噴射管道，將攪拌方式從打氣改為噴射方式，對(duì)背鉆孔進(jìn)行噴射，提高背鉆孔的藥水置換能力。

調(diào)整鍍銅藥水的光澤性，可通過(guò)試驗(yàn)得出最佳值，以高銅低酸的藥水成分，提高電鍍藥水的鍍銅滲透能力。

可通過(guò)不同電鍍品牌藥水廠商試驗(yàn)數(shù)據(jù)調(diào)整電鍍藥水光澤劑比例，達(dá)到效果。

（3）關(guān)鍵參數(shù)及控制要點(diǎn)（參考廠內(nèi)某一訂單要求）。

2.3.3 小結(jié)

通過(guò)多次試驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，影響背鉆孔銅厚度均勻性主要因素電鍍攪拌方式的改造，傳統(tǒng)的打氣方式不適合背鉆板制作，必須改造成噴射攪拌方式。同時(shí)電鍍藥水需要提高光澤劑比例，但是不同電鍍藥水廠家調(diào)整方式不同，可通過(guò)試驗(yàn)得出最佳值。

圖4 背鉆孔孔口28mm

圖5 背鉆孔拐點(diǎn)29mm

3 結(jié)論

背鉆的作用其實(shí)是鉆掉沒(méi)有起到任何連接或者傳輸作用的通孔段，避免造成信號(hào)傳輸?shù)姆瓷?、散射、延遲等，給信號(hào)帶來(lái)“失真”。同時(shí)減少布線層，也是對(duì)線路板輕、薄、小改良升級(jí)的一個(gè)重要研究方向。以上方法制作的試樣板已經(jīng)交付給到客戶，客戶反應(yīng)良好，也請(qǐng)同行業(yè)相關(guān)技術(shù)人員給與點(diǎn)評(píng)，以優(yōu)化背鉆技術(shù)線路板工藝問(wèn)題。

陳健，主要從事PCB板制造新工藝/技術(shù)研究開(kāi)發(fā)管理工作。有十年以上的PCB工藝和制造的工作經(jīng)驗(yàn)，曾主導(dǎo)過(guò)多種品質(zhì)改善專案，并取得顯著成效。

Mechanical back drilling and production technology research

CHEN Jian

During PCB process, plating through hole can be taken as trace. Some hole has no connection at the end part, which will cause the signal return, the resonance reduction, and may cause the signal transmission reflection, scattering delay and distortion. Through the back drilling technology, it will reduce the hole link loss and can guarantee the signal integrity. This paper mainly introduces the mechanical drilling and drilling copper plating production experience and hope to provide reference to the industry.

Machine Drilling; Back Drilling; Depth; Copper Thickness

TN41

A

1009-0096（2014）01-0059-04