要了解生產偏差，就要了解PCB制板是怎樣一個過程，才會對產品從設計到生產整個過程中任何影響產品性能的細節都有所洞悉。對于“背鉆偏差”，先聊聊“背鉆”是什么，“背鉆”是針對過孔進行的一道工序，目的在于縮短過孔stub，防止過孔stub產生的諧振點出現在信號關注頻段內，以保證或提高產品性能。

首先來看看需要背鉆的過孔是怎樣一步一步實現的，如下圖所示：

圖1過孔背鉆過程

針對上圖中“背鉆”這道工序，既然是生產環節中的一個，就必然會有偏差，下面講講背鉆引起的各項偏差。

1. 背鉆深度偏差

背鉆理想情況是：鉆掉過孔出線層以下所有的stub。但是生產做不到100%精準，為了不傷害到出線層，必須與出線層保持一定的距離，我們稱之為安全距離。所以不會出現理想情況，背鉆后過孔stub會殘留2mil~12mil。

理想情況：

實際情況：

圖2過孔的背鉆深度偏差1

假設過孔出線層在layer4，一般在PCB文件中會將背鉆設置為bottom-to-layer5，意思是要求從bottom層往上做背鉆，鉆到layer4但不能傷害layer4，這樣做完背鉆后，過孔stub長度最多12mil，此時就算用FR4材料，stub造成的諧振也在80GHz以后了，對于目前25Gbps/28Gbps的信號基本都沒影響。

但是，如果產品在設計時就沒有正確設置背鉆層，或者出于其它因素的考慮而沒辦法設置成bottom-to-layer5，比如避免背鉆傷害到其它層的線、或者要保證連接器的連接強度，而只能將背鉆設置為bottom-to-layer7。設計造成的過孔stub本身就有25mil，加工生產環節的背鉆偏差12mil，最后產品的過孔stub就有可能是37mil，如下圖所示：

圖3 過孔的背鉆深度偏差2

37mil的過孔stub造成的諧振會提前到30GHz左右了。此時這個背鉆深度偏差是否對你的產品有致命的惡化？系統是否有充足的裕量以抵抗惡化？這需要在產品設計階段就有預判，免得事后心慌慌。

2. 背鉆孔徑偏差

背鉆孔徑偏差，也就是背鉆形成的孔徑大小的偏差。背鉆工序除了會造深度上的偏差，背鉆孔徑也有偏差，這點比較好理解。背鉆的工具鉆咀，就好比電鉆上的鉆頭，在大小上分不同的規格。比如，成品孔徑0.2mm的過孔需要背鉆，一般會選用0.45mm規格的鉆咀，鉆咀本身就存在一定的公差范圍，比如0.45mm+/-0.025mm，如下圖所示：

圖4背鉆孔徑偏差

背鉆孔徑偏差會對產品有什么影響，我們稍后解答。

3. 背鉆位置偏差

雖然背鉆是按照定位孔提供的定位信息，逐一對過孔進行背鉆，但是，受定位精度的影響，背鉆的對準度做不到100%精準，就好比你拿著電鉆往墻上鉆孔，雖然事前已經在墻上做了定位標記，但100個孔鉆下來，總會有些孔會稍微打偏，如下圖所示：

圖5背鉆位置偏差

背鉆孔徑偏差、背鉆位置偏差會對產品造成的影響，我們一般會集中考慮，即把兩者的影響合起來考慮。因為只要做背鉆，這孔徑偏差、位置偏差就會同時發生。當這個需要背鉆的孔周圍一片空曠，那么這個過孔想怎么背鉆都行，唯一的要求只是把過孔stub鉆掉。但是如果過孔附近有走線，就有可能把線鉆掉，如下圖所示：

圖6 孔徑偏差+位置偏差的影響1

走線被部分鉆掉，會使得走線的線寬變細，進而走線的阻抗升高。走線被鉆掉的過程，再用PCB的切面圖給大家更清楚地展示出來，如下圖所示：

生產必然會造成的偏差，這無法避免，但是我們可以在前期以設計的手段規避掉偏差對產品性能的影響，比如：

對于背鉆深度偏差：合理安排過孔的出線層、優化疊層，盡量縮短設計本身造成的stub；

對于背鉆孔徑偏差+位置偏差：設計階段設置一個約束，使其它信號線到背鉆孔的距離≥生產加工要求的安全距離。

編輯：hfy