在高速PCB多層板中，信號(hào)從某層互連線傳輸?shù)搅硪粚踊ミB線就需要通過過孔實(shí)現(xiàn)連接。當(dāng)頻率低于1GHz時(shí)，過孔可以起到很好的連接作用 ，其寄生電容和電感可以忽略不計(jì)。當(dāng)頻率高于 1 GHz 時(shí)，過孔的寄生效應(yīng)對(duì)信號(hào)完整性的影響不可忽視。這時(shí)過孔在傳輸路徑上就表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)的斷點(diǎn)，會(huì)引起信號(hào)反射、延時(shí)和衰減等信號(hào)完整性問題。

過孔類型

過孔一般分為三類：通孔、盲孔和埋孔。

盲孔：位于印制電路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于連接表面線路和下面的內(nèi)層線路，孔的深度和孔徑通常不超過一定的比例。

埋孔：是指位于印制電路板內(nèi)層，不延伸到線路板表面的連接孔。

通孔：這種孔貫穿整個(gè)電路板，可用于內(nèi)部互連或作為元件安裝定位孔。因?yàn)橥自诠に嚿细菀讓?shí)現(xiàn)，成本更低，所以使用于一般的印刷電路板

高速PCB中的過孔設(shè)計(jì)

在高速PCB設(shè)計(jì)中，看似簡單的過孔往往會(huì)給電路設(shè)計(jì)帶來很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減少過孔寄生效應(yīng)帶來的不利影響，在設(shè)計(jì)中可以盡量做到以下幾點(diǎn)：

(1) 選擇合理的過孔尺寸。對(duì)于多層一般密度PCB設(shè)計(jì)，最好使用0.25mm/0.51mm/0.91mm（鉆孔/焊盤/POWER隔離區(qū)）的過孔；對(duì)于一些高密度PCB，也可以使用0.20mm/0.46 mm/0.86mm的過孔，也可以嘗試非穿通孔；對(duì)于電源或地線的過孔可以考慮使用較大的尺寸來降低阻抗；

(2) POWER隔離區(qū)越大越好，考慮PCB上的過孔密度，一般D1=D2+0.41；

(3) PCB上的信號(hào)走線盡量不換層，也就是盡量減少過孔；

(4) 使用較薄的PCB有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)；

(5) 電源和地的引腳應(yīng)就近過孔，過孔和引腳之間的引線越短越好，因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致電感的增加。同時(shí)電源線和地的引線要盡量粗，以減少阻抗；

(6) 在信號(hào)換層的過孔附近放置一些接地過孔，為信號(hào)提供短距離回路。

此外，過孔的長度也是影響過孔電感的主要因素之一。對(duì)于用于頂層和底層導(dǎo)通的過孔，過孔長度等于 PCB 厚度。由于PCB層數(shù)不斷增加，PCB厚度往往達(dá)到5mm以上。

但是在高速PCB設(shè)計(jì)中，為了減少過孔帶來的問題，過孔的長度一般控制在2.0mm以內(nèi)。對(duì)于長度大于2.0mm的過孔，通過增加過孔孔徑可以在一定程度上改善過孔阻抗的連續(xù)性。當(dāng)過孔長度為1.0mm以下時(shí)，最佳過孔直徑為0.20mm～0.30mm。

二、PCB生產(chǎn)中的背鉆工藝

1.什么是PCB背鉆？

背鉆實(shí)際上是控深鉆比較特殊的一種。在多層板的生產(chǎn)中，比如12層板的生產(chǎn)，我們需要將第一層連接到第九層。通常我們鉆通孔（一次性鉆孔），然后是沉銅。這樣第一層就直接連接到十二層。其實(shí)我們只需要第一層連到第9層，由于10層到12層沒有線路連接，就像一個(gè)柱子。

這個(gè)柱子影響信號(hào)的通路，這會(huì)導(dǎo)致通信信號(hào)中出現(xiàn)信號(hào)完整性問題。所以將這個(gè)多余的支柱（業(yè)內(nèi)稱為STUB）從背面鉆掉（二次鉆孔），所以叫背鉆，但一般不會(huì)鉆那么干凈，因?yàn)楹竺娴墓ば驎?huì)電解掉一點(diǎn)銅，而且鉆尖本身也很鋒利。因此PCB廠商會(huì)留下一個(gè)小點(diǎn)。這個(gè)留下的STUB的長度稱為B值，一般在50-150UM范圍內(nèi)。


2、背鉆的優(yōu)點(diǎn)是什么？

1) 減少雜訊干擾；
2) 提高信號(hào)完整性；
3) 局部板厚變小；
4) 減少埋盲孔的使用，降低PCB生產(chǎn)難度。

3、背鉆的作用是什么？

背鉆的作用是鉆掉沒有起到任何連接或傳輸作用的通孔段，避免造成高速信號(hào)傳輸?shù)姆瓷洹⑸⑸洹⒀舆t等，給信號(hào)帶來“失真”。研究表明，影響信號(hào)系統(tǒng)信號(hào)完整性的主要因素除設(shè)計(jì)、板料、傳輸線、連接器、芯片封裝等因素外，導(dǎo)通孔對(duì)信號(hào)完整性有較大的影響。

4、背鉆生產(chǎn)工作原理

依靠鉆針下鉆時(shí)，鉆尖接觸基板板面銅箔時(shí)產(chǎn)生的微電流感應(yīng)板面高度的位置，然后按設(shè)定的下鉆深度進(jìn)行下鉆，當(dāng)達(dá)到下鉆深度時(shí)停止下鉆。

5.背鉆生產(chǎn)流程？
a.提供一塊帶有定位孔的PCB，利用所述定位孔對(duì)PCB進(jìn)行一鉆定位并進(jìn)行一鉆鉆孔；
b.對(duì)一鉆鉆孔后的PCB進(jìn)行電鍍，電鍍前對(duì)所述的定位孔進(jìn)行干膜封孔處理；
c.在電鍍后的PCB上制作外層圖形；
d.在形成外層圖形后的PCB進(jìn)行圖形電鍍，圖形電鍍前對(duì)所述的定位孔進(jìn)行干膜封孔處理；
e.利用一鉆所使用的定位孔進(jìn)行背鉆定位，采用鉆刀對(duì)需要進(jìn)行背鉆的電鍍孔進(jìn)行背鉆；
f.背鉆后用水清洗背鉆，去除背鉆孔中殘留的鉆屑。

6、如果電路板上有孔要求從第14層鉆到第12層如何解決？

1）如果板子在第11層有信號(hào)線，信號(hào)線兩端有通孔連接到元件面和焊接面，元器件將插入元件面。也就是說，在該線路上，信號(hào)的傳輸是從元件A通過第11層的信號(hào)線傳遞到元件B

2）根據(jù)第1點(diǎn)描述的信號(hào)傳輸情況，傳輸線中通孔的作用相當(dāng)于信號(hào)線。

3）從第2點(diǎn)描述我們可以看出，在第一個(gè)良好的傳輸過程中，從焊錫面到第11層的通孔部分實(shí)際上并沒有起到任何鏈接或傳輸作用。這一段通孔的存在容易造成信號(hào)傳輸?shù)姆瓷洹⑸⑸洹⒀舆t等。因此背鉆其實(shí)就是鉆掉沒有起到任何鏈接或傳輸作用的通孔部分，以避免造成信號(hào)傳輸?shù)姆瓷洹⑸⑸洌舆t給信號(hào)帶來失真。

由于鉆孔深度存在一定的公差控制要求，和板件厚度公差，我們無法100%滿足客戶的絕對(duì)深度要求。那么背鉆深度的控制應(yīng)該深一點(diǎn)還是淺一點(diǎn)呢？我們對(duì)工藝的看法是寧淺勿深。

7、背鉆板的技術(shù)特征是什么？

1）大多數(shù)背鉆板都是硬板

2）層數(shù)一般為8～50層

3）板厚：2.5mm以上

4）厚徑比較大

5）板尺寸較大

6）一般首鉆最小孔徑>=0.3mm

7）外層線路較少，大多是壓接孔方陣設(shè)計(jì)

8）背鉆孔通常比需要鉆掉的孔大0.2mm

9）背鉆深度公差：+/-0.05MM

10）如果背鉆需要鉆到M層，那么從M層到M-1（M層的下一層）層的介質(zhì)厚度最小為0.17mm

8、背鉆板主要應(yīng)用到那些領(lǐng)域？
背鉆板主要應(yīng)用于通訊設(shè)備、大型服務(wù)器、醫(yī)療電子、軍事、航天等領(lǐng)域。由于軍事和航天屬于敏感行業(yè)，國產(chǎn)背鉆板通常由軍事和航天系統(tǒng)研究所、研發(fā)中心或具有較強(qiáng)軍事和航天背景的PCB制造商提供，在中國，背鉆板的需求主要來自通信行業(yè)，通信設(shè)備制造領(lǐng)域日益壯大。