为什么六层板需要二次钻孔工艺？

多层板设计可以在有限的空间内实现更多的电气连接，提高信号完整性，优化电源分布。在这些设计中，六层板是一种常见的中等复杂度结构，广泛用于工业控制、网络通信、医疗设备和高端消费电子。

六层板不仅层数多，而且各层之间常有特定的连接需求。这些连接往往需要通过盲孔、埋孔等特殊结构来实现。而传统的单次钻孔方式无法满足所有层间连接的要求。因此，“二次钻孔工艺”应运而生。

在六层板中，通常存在以下几种连接需求：

• 表层到中间层的信号线；

• 中间层之间的电源平面连接；

• 特定元件焊盘需要避开某些层的电气干扰。

一次钻孔难以满足这些复杂的结构，使用二次钻孔（Second Drilling）就成为必要手段。这项工艺虽然增加了工序，但能在不增加板厚的前提下，实现多层可靠互连。

二次钻孔的基本技术原理

什么是二次钻孔

二次钻孔，指的是在完成部分层压之后，先进行一次钻孔和电镀，之后再进行剩余层压和再次钻孔的过程。这种方式可以实现层间结构更灵活的互联设计。

与之相对的是一次钻孔，即所有层压完成后统一钻孔。但一次钻孔无法制作盲孔和埋孔，也不利于控制孔径精度和孔内质量。

二次钻孔的典型应用结构

在六层板中，常见的二次钻孔结构如下：

• 埋孔结构：比如从内层2到内层3形成连接，称为埋孔，这类孔不能贯穿整个板体；

• 盲孔结构：比如从表层到内层2的连接，孔深有限，无法贯通底层；

• 阶梯孔结构：有时为了连接多个不同深度的层，需要设计不等深的盲孔，这种情况更依赖多次钻孔工艺。

这些结构都无法通过单次钻孔完成。只有通过分段式钻孔工艺，才能形成这样的多层连接。

二次钻孔的工艺流程详解

整个二次钻孔的工艺过程，通常包含以下几个主要阶段：

一、分段式层压设计

在六层板中，不是一次将所有六层叠压在一起，而是采用**“分层叠压”**方式。例如：

• 第一步：先将内层2~5层进行层压，形成一个中间结构；

• 第二步：在这四层的中间结构上钻孔（例如埋孔）并电镀；

• 第三步：再将外层1、6加上去，进行第二次层压；

• 第四步：在此基础上进行二次钻孔（例如通孔或盲孔）并完成后续工序。

通过这种方式，可以在不增加板厚的前提下，制作复杂的内层互联结构。

二、第一次钻孔（埋孔钻孔）

完成第一次四层结构叠压后，对指定位置进行第一次钻孔。这次钻孔主要用来制作埋孔，连接中间的层，比如L2–L3、L3–L4等。

注意事项：

• 钻孔深度需要精准控制；

• 钻孔位置必须与后续层对齐；

• 在钻孔前应完成图形转移和蚀刻，避免后期对位困难。

完成钻孔后，需进行孔壁处理、电镀铜，形成可靠的金属通路。

三、第二次层压（压合外层）

完成第一次钻孔并电镀后，将顶层和底层（L1和L6）压合到之前的结构上。此步骤完成后，整个六层板的结构才算完整。

需要特别注意：

• 第二次层压要确保各层之间的介质均匀，防止鼓包或滑移；

• 控制层压温度、压力，避免损伤已电镀好的埋孔。

四、第二次钻孔（通孔或盲孔）

外层压合完成后，再次钻孔，这次的孔通常是：

• 贯通孔（L1–L6）：连接所有层；

• 表层盲孔（L1–L2 或 L6–L5）：连接表层与部分内层。

钻孔后再次进行孔壁处理、电镀铜、图形蚀刻等工序。

如果设计中还有第三次钻孔（比如阶梯孔结构），则需进一步分工序进行压合与钻孔，工艺难度更大。

五、最终表面处理与检测

在钻孔、电镀、图形完成后，还需进行焊盘处理（如沉金、喷锡）、阻焊印刷、文字印刷、成品切割等。整板需要通过自动光学检测（AOI）、X-ray定位、飞针测试等手段，确保层间对位和连接可靠性。

二次钻孔工艺的挑战与控制重点

1. 层间对准精度

在两次或多次钻孔中，最关键的是对准。如果第一次钻孔与第二次层压之间发生移位，就会导致第二次钻孔出现偏差，孔位无法居中。

解决办法：

• 使用X-Ray定位系统进行内层靶标识别；

• 控制层压滑移量；

• 采用激光打靶或通孔靶点系统提升对准精度。

2. 孔壁质量控制

埋孔在第一次钻后要先电镀，这时孔壁表面活性不好，如果清洁不彻底，电镀铜会附着不牢，影响导通。

控制措施：

• 使用等离子体清洗增强孔壁活性；

• 电镀前进行微蚀处理；

• 严格控制电镀厚度，确保连接牢固。

3. 层压应力对结构的影响

第二次层压时，会对之前完成的埋孔区域产生应力，如果层压温度或压力过高，容易造成开裂、内层剥离等问题。

建议做法：

• 选择合适的半固化片材料，控制胶流；

• 分阶段升温，减缓应力集中；

• 层压完成后进行应力释放处理。

4. 成本与生产效率

二次钻孔必然增加制程复杂度、时间和设备使用频率，导致成本上升、良率波动。

应对方式：

• 优化埋孔设计，减少无效孔；

• 集中钻孔区域，降低换刀频率；

• 标准化产品结构，批量化生产提高效率。

总结：二次钻孔为高密度互联提供可能

PCB六层板的二次钻孔工艺，是解决复杂层间连接需求的重要手段。它通过分步层压、分层钻孔，使设计者可以自由配置埋孔、盲孔、通孔等结构，为产品小型化、高速化、可靠化提供支撑。

虽然该工艺对设备、技术、流程提出更高要求，但只要控制好层压对准、孔壁处理和工艺节奏，就能实现高质量、高可靠性的多层PCB生产。

在今后的电子制造中，随着层数继续增加、设计密度不断提升，二次甚至三次钻孔将会成为高端PCB制造的重要工艺之一。掌握这一技术，有助于提升企业工艺竞争力，也为产品提供更大的设计自由度和更高的性能保障。在开·云appPCB，我们随时为您的项目提供量身定制的高质量 PCB 制造和组装服务，为您的旅程提供支持。