一种印制电路板的制作方法及印制电路板与流程

本发明涉及电路板生产技术领域，尤其是涉及一种印制电路板的制作方法及印制电路板。

背景技术：

伴随云计算应用的发展，信息化逐渐覆盖到社会的各个领域。人们的日常工作生活越来越多的通过网络来进行交流，网络数据量也在不断增加，对服务器的性能要求也更高。在服务器中，印制电路板(printedcircuitboard，pcb)是重要组成部分，器件数量和走线密度也随着服务器性能的提高而不断提升，单板越来越大，布局布线越来越密集，最终导致工作量越来越大。

伴随摩尔定律的发展，速率在翻倍，容量在倍增，芯片也愈来愈大，但是单位功能的功耗要求越来越低，如何降，有一个重要途径就是降低芯片内沟道的长度(就是常说的7nm或5nm工艺)，反应到单板就是焊球阵列封装(ballgridarray，bga)芯片的尺寸越来越小，管脚间距越来越小。但是尺寸减小，会带来加工困难，布线空间越来越小，但速率确越来越高，信号之间的串扰就更加严重了。bga内走线深度越来越大，差分线不能以常规线宽走线，只能以窄线宽模式走线，在逃离bga区域后再变为正常线宽。

为避免残桩(stub)过大，现有技术主要为背钻、盲埋孔，但成本增加较多，过孔残桩是设计过程中经常遇到的问题，有时候也无法避免残桩的存在，但是存在残桩会带来信号反射，影响信号的质量。如果要消除残桩，就需要背钻、盲埋孔工艺，成本会有较多的提升，而且背钻的话，需要在本来布线空间受限的bga内额外添加钻刀到线的距离。这样的操作下来，成本提升，但信号质量提升有限。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种印制电路板的制作方法及印制电路板，不再背钻，生产过程中不引入残桩，相比背钻、盲埋孔，成本还会下降，而且不背钻的话，信号的布线空间也变宽裕。

第一方面，本发明提供的一种印制电路板的制作方法，包括以下步骤：

设计pcb单板以及在所述pcb单板上所需的背钻工艺；

光绘所述pcb单板，得到单板背钻工艺光绘文件，其中所述单板背钻工艺光绘文件至少包括背钻孔坐标和/或数量信息；

根据得到的所述单板背钻工艺光绘文件，制作所述pcb单板的伪背钻床以及所述pcb单板的背钻孔；

设置所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔的相对位置，以符合所述pcb单板的背钻孔堵塞要求；

根据所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔的相对位置，电镀所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔。

进一步的，根据得到的所述单板背钻工艺光绘文件，制作所述pcb单板的伪背钻床的步骤之后，包括：

在所述pcb单板的伪背钻床上制作可编程防电镀针。

进一步的，在所述pcb单板的伪背钻床上制作可编程防电镀针的步骤之后，还包括：

在所述可编程防电镀针头上加入防止铜液进入背钻孔的屏蔽油。

进一步的，设置所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔的相对位置，以符合所述pcb单板的背钻孔的堵塞要求，包括：

将所述pcb单板的伪背钻床设置于所述印制电路板pcb单板的背钻孔一侧或两侧。

进一步的，将所述pcb单板的伪背钻床设置于所述印制电路板pcb单板的背钻孔一侧时，电镀所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔的步骤，包括：

将所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔放入电镀池，电镀所述pcb单板的t面；

电镀所述pcb单板的b面。

进一步的，将所述pcb单板的伪背钻床设置于所述印制电路板pcb单板的背钻孔两侧时，电镀所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔的步骤，包括：

将所述pcb单板的伪背钻床和所述pcb单板的背钻孔放入电镀池，电镀所述pcb单板的t面和b面；

去除所述t面或b面的堵塞；

在所述pcb单板的背钻孔中滴入一定量铜铬合金液体。

进一步的,还包括：

检验所述pcb单板是否合格。

进一步的，检验所述pcb单板是否合格的步骤，包括：

对所述pcb单板进行切片，分析所述pcb单板的背钻孔内是否有多余铜电镀到孔内。

进一步的，检验所述pcb单板是否合格的步骤，包括：

对所述pcb单板进行短路测试，通过显微镜检测所述pcb单板的背钻孔内是否有多余铜电镀到孔内。

第二方面，本发明还提供一种印制电路板，所述印制电路板由印制电路板的制作方法制作。

本发明提供的一种印制电路板的制作方法及印制电路板，通过堵塞电镀的方式，则不存在背钻工艺，即不需要二钻，首先降低了成本，精度也更容易控制；另外还有一个重要特性，降低串扰问题，保证了信号的完整性。bga内由于间距问题，串扰问题只能尽量优化，通过此方案可大大改善布线空间，改善信号质量。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的印制电路板pcb的制作方法流程图；

图2为本发明实施例提供的单板叠构图；

图3为本发明实施例提供的替换背钻的流程图；

图4为本发明实施例提供的叠构图；

图5为本发明实施例提供的替换盲埋孔的流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例中所提到的术语“包括”和“具有”以及它们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备没有限定于已列出的步骤或单元，而是可选地还包括其他没有列出的步骤或单元，或可选地还包括对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。

请参阅附图1-5，本发明实施例提供了一种印制电路板的制作方法，包括以下步骤：

设计pcb单板以及在pcb单板上所需的背钻工艺；

光绘pcb单板，得到单板背钻工艺光绘文件，其中单板背钻工艺光绘文件至少包括背钻孔坐标和/或数量信息；

根据得到的单板背钻工艺光绘文件，制作pcb单板的伪背钻床以及pcb单板的背钻孔；

设置pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔的相对位置，以符合pcb单板的背钻孔堵塞要求；

根据pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔的相对位置，电镀pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔。

本发明通过堵塞电镀的方式，则不存在背钻工艺，即不需要二钻，首先降低了成本，精度也更容易控制；另外还有一个重要特性，降低串扰问题，保证了信号的完整性。bga内由于间距问题，串扰问题只能尽量优化，通过此方案可大大改善布线空间，改善信号质量。

本发明实施例中，根据得到的单板背钻工艺光绘文件，制作pcb单板的伪背钻床的步骤之后，包括：

在pcb单板的伪背钻床上制作可编程防电镀针。

本发明实施例中，在pcb单板的伪背钻床上制作可编程防电镀针的步骤之后，还包括：

在可编程防电镀针头上加入防止铜液进入背钻孔的屏蔽油。

本发明实施例中，设置pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔的相对位置，以符合pcb单板的背钻孔的堵塞要求，包括：

将pcb单板的伪背钻床设置于印制电路板pcb单板的背钻孔一侧或两侧。

本发明实施例中，将pcb单板的伪背钻床设置于印制电路板pcb单板的背钻孔一侧时，电镀pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔的步骤，包括：

将pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔放入电镀池，电镀pcb单板的t面；

电镀pcb单板的b面。

本发明实施例中，将pcb单板的伪背钻床设置于印制电路板pcb单板的背钻孔两侧时，电镀pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔的步骤，包括：

将pcb单板的伪背钻床和pcb单板的背钻孔放入电镀池，电镀pcb单板的t面和b面；

去除t面或b面的堵塞；

在pcb单板的背钻孔中滴入一定量铜铬合金液体。

本发明实施例中,还包括：

检验pcb单板是否合格。

本发明实施例中，检验pcb单板是否合格的步骤，包括：

对pcb单板进行切片，分析pcb单板的背钻孔内是否有多余铜电镀到孔内。

本发明实施例中，检验pcb单板是否合格的步骤，包括：

对pcb单板进行短路测试，通过显微镜检测pcb单板的背钻孔内是否有多余铜电镀到孔内。

本发明实施例还提供了一种印制电路板pcb，印制电路板pcb由印制电路板pcb的制作方法制作。

本发明实施例实现方法具体如下：

案例情况描述：以一块高速板卡设计为例。单板布局布线及叠层如下图3所示，一块riser板，8层板，板厚1.57mm。左侧cable连接器和右侧pcieslot都放在顶层摆放。信号为pciegen5,速率为32gt/s。走线拓扑：左侧cable连接器到右侧slot连接器。

层分配：cable连接器从顶层扇出，打孔换到内层l3层，布线rx(接收信号)到右侧slot连接器管脚附件，通过过孔换层到顶层，布线回到slot连接器；布线tx信号(发送信号)路径同rx基本一致，区别是将l3层改为l6层。

这是一个常规的8层板的布局布线方式及信号层分配。从图可得，l6层信号线所连接的过孔的残桩为10.7mil(从bot的soldmask层到l6层的距离)；l3层信号线所连接的过孔的残桩为50.3mil(从bot的soldmask层到l3层的距离)。

如果信号为pciegen2或3的话可以通过表层走线或者内层走线，当链路损耗裕量不是接近极限值，允许忽略过孔残桩的影响。但是pciegen5就需要认真考虑及仿真过孔反射带来的影响，很容易超出回波损耗的spec规范。

在项目中，l6层高速线的残桩为10.7mil(很小)；l3层的线的过孔残桩为50.3mil(对于gen5信号来说，残桩值很大)针对此问题的常规操作是对高速信号添加背钻。由于背钻工艺的误差，背钻后过孔的残桩长度为2到12mil。但是使用背钻工艺，使得制板成本会有10％到20％的提升，即便仅有几个过孔。

针对此问题，是否背钻的仿真结果(回损)。密布的直线区域为回损曲线禁止触碰区。未背钻的曲线在16ghz频率前已经触碰speclimitline,不符合协议规范；而做了背钻的回损曲线满足要求，且裕量充足。

按此发明的方案改进如下：

1)单板文件正常设计，添加背钻属性。

2)单板出光绘，得到背钻光绘文件，同时根据背钻文件中钻孔的坐标及数量，制作伪背钻针床。

3)单板制作流程按常规操作，直至钻孔完毕。

4)在针床上制作可编程防电镀针，在针头上浸润特制油(保证防电镀针加上油后，在电镀时，铜液不会进入到钻孔内。)。并将针床精准放置于单板下。

5)根据要控制的残桩的长度，将针床上升至相应位置，比如此项目中l3的残桩的长度为50.3mil，将针床上升到距离l3层5mil的高度，此时残桩的长度为5mil，加上误差正负4mil(由于只是升降高度，不涉及钻掉金属，背钻金属的机械振动系数较大，误差可以控的更小一些，看实际情况)。

6)将单板及针床整体放到电镀池，电镀t面，完成后换b面针床，电镀b面。

7)对单板进行切片分析；对单板做短路测试实验，通过电子显微镜检查实际电镀有没有多余铜镀到过孔内。

8)如果符合要求，则继续单板剩余加工流程；如果不符合则需要添加真正背钻或者分析问题产生的原因，进行严格把控。

9)结束。

上面的例子是过孔的进线或出线有一侧在表层，此发明的方案可以继续改进，达到类似于盲埋孔的功效。

如图4叠层为例，板厚2mm，l1/l3/l5/l8/l10/l12为信号层，上个案例中是以l1→l6→l1层转换的，信号层转换较少。往往很多打板存在多个高速信号及多种信号层搭配，一般是顶层和靠下层的搭配，底层和靠上的层搭配，从而避免残桩问题，这样就导致了靠中间的层不易被用到(如图4叠层的l5换到l8层)，双面存在残桩，只有使用背钻工艺才可以用到这类的层。

如果是顶层和l5层搭配可以使用上个改善案例，但设计过程中经常会用到内层和内层通过过孔的案例：比如布线通道受限，又不想加层(会增加成本)，会有l1→l5→l8→l1的布线路径。其中l5→l8的话，过孔的两端均存在残桩26.6mil，信号反射严重。高速设计，层面是决定成本的关键。如果使用双面背钻，成本又很高。故可以使用如下改善方法：

前1-5步同上操作流程基本一致，区别是上个改进方法是堵塞一面，这次堵塞目标孔的两面后电镀单板。

正常电镀t面和b面。

完成电镀后，根据需要去掉t面或b面的防电镀针。

在目标钻孔中滴入计算好的铜铬合金液体(此液体保证低熔点，同时保留了铜的良导体特性)，微微晃动单板，保证合金液体水平后，固化。

剩余步骤同上个改善案例。

上述两个改善案例另有重大突破：

bga芯片的pitch越来越小，管脚间距越来越小。

0.8mmpitch的芯片，正常会用到8mil过孔。(1mm＝39.37mil；

一般钻刀的孔径＝成品孔的直径+2；背钻的钻刀选择＝成品孔孔径+8。

计算芯片内孔与孔的间距：

常规差分pitch为12mil，但是在bga芯片内，由于通道宽度的限制，经常会用到3.5mil线宽-4mil差分对内间距-3.5mil线宽(一对差分线需要占用11mil宽度)，尽量去满足85或100ohm的目标阻抗。这是1mmpitch芯片常用的手法。虽然阻抗勉强能满足阻抗要求，能力强的板厂才能完成bga芯片内的背钻。但是当pitch小到0.8mm的bga后，2个过孔中间只能走一根单线了，如果去掉非功能焊盘勉强可以在两个孔中间走一对差分线，就更不能背钻了，超出钻刀到走线的安全距离。

孔中心距39.37mil，过孔直径8mil，一钻钻孔半径为10mil，二钻(背钻)钻孔半径为18mil。若不背钻，一钻的两个钻刀的边缘间距为39.37-10mi，即29.37。若使用一对3.5-4的差分线宽、线距(11mil)后，计算得到差分线到钻刀的间距为(29.37-10)/2，即9.185。满足一般板厂的钻刀到走线的间距要求(大于4.5mil)。若是0.8mmpitch的bga，两个孔中间穿一对差分线3.5(线宽)-4(间距)，则一钻钻刀到线间距为5.25mil(这是去掉非功能焊盘的情况下)；背钻钻刀到线的间距为2.25mil，不满足背钻间距要求。

如果使用此发明方案，通过堵塞电镀的方式，则不存在背钻工艺，即不需要二钻。首先降低了成本，精度也更容易控制；另外还有一个重要特性，降低串扰问题，保证了信号的完整性。bga内由于间距问题，串扰问题只能尽量优化，通过此方案可大大改善布线空间，改善信号质量。

本发明实施例所提供的装置可以为设备上的特定硬件或者安装于设备上的软件或固件等。本发明实施例所提供的装置，其实现原理及产生的技术效果和前述方法实施例相同，为简要描述，装置实施例部分未提及之处，可参考前述方法实施例中相应内容。所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，前述描述的系统、装置和单元的具体工作过程，均可以参考上述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的装置和方法，也可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，附图中的流程图和框图显示了根据本发明的多个实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段或代码的一部分，模块、程序段或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现方式中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个连续的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或动作的专用的基于硬件的系统来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

又例如，单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，再例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明提供的实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。

功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：u盘、移动硬盘、只读存储器(read-onlymemory，简称rom)、随机存取存储器(randomaccessmemory，简称ram)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。