高速先生成員：王輝東

關於PCB的背鑽（zuàn），上期我們講了背鑽XY方向的精準控（kòng）製《別讓孔偏毀了信號！PCB 背鑽的 XY 精準度如何做（zuò）到分毫不差（chà）？》，這一期我們重點講一下背鑽Z方向（深度）的控製。

PCB 背（bèi）鑽（zuàn）（Back Drilling）的核心目的是去除多層板中導通孔（kǒng）（Via）在深層多餘的 “stub”（未連接的孔壁鍍層殘留），以減少高頻信號傳輸（shū）中的反射、損耗和串擾。背鑽深度的精準控製直接影響其效果 ——過深可能擊穿目標層電路，過淺（qiǎn）則殘留 stub 導致信號惡化，因此需從設計、設備、工藝（yì）、校準等多維度協同控製。

一、設（shè）計階段：明確深度基準與理論參數

背鑽深度的（de）理論值需基於 PCB 結構精準定義，為生產提供清晰依據：

1. 明確背鑽的 “終止層” 與 “起始層”
• 背（bèi）鑽深度 = （PCB 總厚度 - 終止層到板底的厚度）± 工藝補償值
  例如：某 PCB 總厚 1.6mm，需去除從表層（L1）到 L5 的（de）孔中，L5 以下的 stub（即保留 L1-L5 的導通，去除 L5 到底層 L10 的部分），則背鑽深度應（yīng）為 “L1 到 L5 的（de）厚度 + 0.05mm 補（bǔ）償”（避免損傷 L5）。

設計文件中需標注背鑽的 “目標深度（dù）” 和（hé） “允許誤差”（通常要求（qiú） ±0.05mm，高頻板需 ±0.025mm）。

工程輸出時一定要最後輸出背鑽鑽帶，防止因修改資料，導致背鑽（zuàn）通（tōng）過層，有網絡連接，導致開路。如下圖所示，L1-11層有背鑽通過，L1層有信號連接（jiē）。

魚眼的深度在哪裏

特別是背（bèi）鑽（zuàn）器件，在設計時一定要精準標注（zhù）魚眼深度（dù），防止PCB工廠在實際控製時，過分控製stub長度，導致壓接器件開路。

切記，優先控製stub長（zhǎng）度，再控（kòng）製目標層，這個順序一（yī）定不要弄反了。

2. 規避設（shè）計衝（chōng）突

背（bèi）鑽位置需避開內層密集線路或（huò）銅皮，預留≥0.1mm 的安全距離（層間（jiān）介質），防止深（shēn）度偏差時擊穿內層或者要采用特殊背鑽控製，比（bǐ）如說蝕刻背鑽，增加工藝難度。

同一區（qū）域的背鑽深度不宜差異過大，減少（shǎo）鑽機頻繁調整參（cān）數（shù）的誤差。盡量避免背鑽種類（lèi）過多。比如（rú）同一個區域，有DRL1-3和DRL1-5的背鑽，通過優化設（shè）計增加裕（yù）量，能（néng）否全（quán）部按drl1-5去管控（kòng）stub.

二、設備選型：高精（jīng）度鑽機是基礎

背鑽對設（shè）備的（de） Z 軸定位精度、轉速穩定性和深度反（fǎn）饋（kuì）能力要求遠高於普通（tōng）鑽孔，需滿（mǎn）足以下要求：

1. Z 軸定位精度：≤±0.01mm，確保鑽尖下（xià）降深度的線（xiàn）性誤差極小（xiǎo）。
2. 閉環深度控製係統：配備光柵尺或激光位移傳感器，實時監測鑽尖位置，動態修正深度。
3. 主軸穩定性：主軸徑向跳動≤0.002mm，避免鑽尖偏移導致深度測量不準（尤其針對≤0.5mm 的（de）小孔背鑽）。
4. 光學對位功能：通過 CCD 識別板邊（biān）定位孔或 Mark 點，補償 PCB 板的漲縮（熱脹冷縮或加工變形），確保背鑽（zuàn）位置（zhì）與理論坐（zuò）標一（yī）致（位置（zhì）偏差會間接影（yǐng）響深度控製精度）。
5. CBD（contact bit detection）控製

深度精度 ±15 微（wēi）米（mǐ）

無需關鍵調整

長期穩定性良好

因內置專業電子控製，速度快

三、工藝參數：匹配材料（liào）與（yǔ）鑽頭（tóu）特性

參數設置需平（píng）衡 “鑽透 stub” 與 “不損傷內層”，核心參數（shù）包括：

四、校準（zhǔn）與補償：消除係統性誤差

1. 鑽頭長度校準

新鑽頭或更換鑽頭後，用 “鑽頭（tóu）長度測量（liàng）儀”（精度 ±0.001mm）測量（liàng）實際長度，與理論值對比，錄（lù）入係統補償（例如：理論長（zhǎng）度（dù） 50mm，實測 49.98mm，補償 - 0.02mm）。

• 每鑽 500-1000 孔後複檢（尤其微小孔徑鑽頭，磨損更快）。
1. PCB 板厚預測量

將一個PCB無限放（fàng）大以後，PCB的平（píng）整度是（shì）有偏（piān）差，不同區（qū）域（yù）的厚（hòu）度有差異，同（tóng）一批次 PCB 可能因壓合誤（wù）差存在（zài） ±0.05mm 的厚度波動，需用千（qiān）分尺在背（bèi）鑽區域附近多點（≥3 點）測量實際板厚，取平均值修（xiū）正背鑽深度（例如：設計板厚 1.6mm，實測 1.62mm，深度增（zēng）加 0.02mm），現在還有專門（mén）的板厚測量儀。

3. 鑽尖磨損補償

鑽（zuàn）尖磨損會導致 “有（yǒu）效切削深度” 減少（如磨損 0.03mm，實（shí）際深（shēn）度偏淺（qiǎn） 0.03mm），可通過 “計數補償”（每鑽 N 孔，自動增加 0.01mm 深度）或 “圖像識別”（攝像頭檢測鑽尖磨損量，動（dòng）態補償）。

4. 專業的背鑽鋁片應用

專業定製化的背鑽鋁片（蓋板），可以提升孔位精（jīng）度，和深（shēn）度控製，高散熱，改（gǎi）善孔壁質量

五、過程監控與檢測（cè）：驗證深度精度

1. 實（shí）時監控

采用 “接觸式深度傳感”：鑽尖接觸 PCB 表（biǎo）麵（miàn）時，傳（chuán）感器觸發 “深度起點”，全程記錄鑽尖下降距離，超過目標深度 ±0.03mm 時自動停機報警。

紅外測（cè）溫監控：若鑽孔區域溫度驟升（超過 150℃），可能因（yīn）鑽尖堵塞導致進給不暢，間接引發深度偏差，需及（jí）時清（qīng）理鑽屑或更換鑽頭。

2. 離線檢測（首件與抽檢）

切片分析：對（duì）首件 PCB 的背鑽位置做金相切片，用顯微鏡測量 stub 殘留長度（dù）（要求≤0.05mm）和背鑽底（dǐ）部到內層的距離（需≥0.03mm，避免擊穿）。

X-Ray 檢測：通過 X-Ray 透視背鑽區域，觀察孔底是否與目（mù）標內層對齊，計算深度偏差（適合批量抽檢，效（xiào）率高於切片）。

阻抗（kàng）測試：對高頻信號孔，通過阻抗儀測量背鑽後的阻抗值（如目標 50Ω，偏差需（xū）≤±5Ω），間接（jiē）驗證 stub 殘（cán）留是否達標（殘留過長會導致阻抗（kàng）偏移）。

六、特殊場（chǎng）景（jǐng）處理

厚板背（bèi）鑽（≥3mm）：采（cǎi）用 “分步背鑽”，先鑽淺深度（如目標深（shēn）度 2mm，分兩次各鑽 1mm），減少單次鑽孔的應（yīng）力（lì）變形。

多層異質材料：如 PCB 含陶瓷或金屬芯層，需針對不同材料分段設置參數（例如：鑽過陶瓷層時降低進給速度（dù） 50%），避（bì）免因切削阻力突變導致深度跳變。

總結

精準控製 PCB 背鑽深（shēn）度需通過 “設計定義基準→設備保證精度→參數匹配材料→校準消除（chú）誤差→檢測（cè）驗證結果” 的全流程（chéng）管（guǎn）控，核心是（shì）減（jiǎn）少 “設（shè）備（bèi）誤差（chà）、材料（liào）波動、鑽（zuàn）頭磨損” 三大變量的影響。對於高頻、高速 PCB（如 5G 基站板、服務器主（zhǔ）板），背鑽深度偏差需控製在 ±0.025mm 以內，需結合更高精度的設備（如進口高精度（dù）鑽機）和更（gèng）嚴格的檢（jiǎn）測手段。

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