一种基于介质厚度的PCB通孔分段钻孔方法与流程

本发明涉及pcb制作工艺，尤其涉及一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法。

背景技术：

1、在pcb多层板制造过程中，通孔用于连接不同层间的电气信号。随着电子产品向高密度、高可靠性发展，pcb的层数越来越多，介质总厚度也越来越厚。对于厚板pcb（通常指板厚超过3.0mm），进行一次性的贯穿钻孔（即，一钻到底）会面临诸多问题：

2、（1）钻针磨损严重： 钻孔深度越大，排屑越困难，钻针与板材的摩擦热越高，导致钻针寿命急剧下降。

3、（2）孔壁质量差： 排屑不畅会导致孔壁产生钻污（smear）、粗糙度过大、甚至出现拉丝、钉头（nail head）等现象，严重影响后续电镀质量和电气连接的可靠性。

4、（3）定位精度降低： 深孔钻孔易造成钻针漂移，影响孔位精度。

5、为解决上述问题，分段钻孔（step drilling） 技术被广泛应用。即分多次钻孔，每次钻到一定深度后抬刀，以利于排屑和散热，最后再钻通。

6、然而，现有的分段钻孔方式存在以下显著缺点：

7、一个典型的pcb是由导电层（铜箔）和绝缘介质层（半固化片pp和芯板core）交替压合而成，如图1所示。而当前行业内的分段钻孔工艺，其分段深度通常是凭经验设定或采用固定深度等分法，如将总厚度平均分为若干段。这种方式缺乏科学依据，忽略了pcb内部结构的复杂性。

8、发明人经过多次测试发现，当钻针的退刀点，即一段钻孔的结束位置，恰好位于铜层附近时，会带来新的严重问题，特别是内层铜箔≥2oz时：

9、（1）拉扯铜箔： 钻针在退刀瞬间产生的微振动和抽吸效应，会拉扯、撕裂铜箔，导致铜环变形、损伤甚至产生毛刺。

10、（2）拉裂树脂： 铜箔与介质树脂的结合处是应力集中点。退刀时的拉扯力容易使铜层附近的树脂产生微裂纹。这些微裂纹在后续的热压或热应力测试中会扩展，可能导致离子迁移（caf）失效，最终造成电路板开路或短路。

11、（3）品质隐患： 这种损伤是微观的，在常规检测中难以发现，成为产品长期可靠性的一大隐患。

12、具体地，基于现有技术中等间距分段的工艺，当退刀点恰好位于任一铜层时，如图2所示恰好位于l4层。在两次独立的钻孔后进行实物切片分析，l4层附近孔壁均存在铜箔毛刺、局部树脂微裂纹的缺陷，存在 caf 失效隐患，如图3和图4所示。

13、特别地，退刀点与铜层靠近或重叠所引申出的技术缺陷一直未被业内发现。

14、关于图1中所示测试版的具体说明：顶层的铝片主要起到防钻偏、降钻刀温度的作用。钻孔工艺最后一段均需要完全钻穿整板，因此底部需要放置垫板。铝片和垫板均为现有技术。厚度的单位统一为μm。cui是序号为i的铜层厚度，业内公知常识为对应的li层；dj是序号为j的介质层厚度。测试版采用业内常见的8层结构。

15、关于图2中所示方法的具体说明：每一蓝色方块对应一段钻孔操作，图中将整个钻孔流程等距分为五段。方块顶部为进刀点，方块底部为退刀点。红色点划线表示第二段钻孔退刀点与l4层的位置对应关系。

16、关于钉头的说明：钉头是pcb高密度互连中的核心工艺挑战[1]。

17、[1]https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=mzuzoty2otcymw==&mid=2247521227&idx=1&sn=39d7c707a1a558bb3c6e948006a57b12&chksm=fb5db607efa40047bbba901ce5edf0afc7ffc641aefe9ee95c52a56b4dc951efe9c5915c7b01&scene=27。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法，以解决上述现有技术存在的问题。

2、本发明中所述一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法，对每一铜层设置避让区间，在分段钻孔时令每段退刀点与所述避让区间错开。

3、本发明中所述一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法，具有以下显著优点：

4、（1）精准避让，质量提升：通过精确计算，确保退刀点绝对避开脆弱的铜层区域，从根本上消除了因退刀拉扯导致的铜箔损伤和树脂微裂纹，极大提高了孔壁的完整性。

5、（2）提升可靠性：有效预防了潜在的caf失效风险，提高了多层pcb在恶劣环境下的长期工作可靠性和寿命。

6、（3）智能化与自动化：将工艺工程师的经验转化为可执行的算法，实现了分段钻孔工艺的自动化和智能化，减少了对人工经验的依赖，降低了工艺制定难度和出错率。

7、（4）兼容性与经济性：该方法不改变现有硬件设备，只需升级钻孔编程软件即可实现，实施成本低。在同样或接近的分段数下，实现更优的钻孔质量，避免了因盲目增加分段数而导致的效率损失。

1.一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法，其特征在于，对每一铜层设置避让区间，在分段钻孔时令每段退刀点与所述避让区间错开。

2.根据权利要求1所述一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法，其特征在于，包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法，其特征在于，所述工艺安全距离δ取值范围为[50μm,100μm]。

4.根据权利要求3所述一种基于介质厚度的pcb通孔分段钻孔方法，其特征在于，所述预设的每段钻孔深度为500μm。