定義
背鑽(back drilling)是高速 PCB 的控深二次鑽孔製程,用比原通孔略大的鑽頭從板背面移除不需要的 plated through hole 殘樁(via stub)。其目的不是新增導通孔,而是降低高速訊號在殘樁處產生的反射、共振與插入損耗。
在 224G / 256G SerDes、800G / 1.6T 光模組與 AI server switch / midplane PCB 中,通孔殘樁會放大訊號完整性問題,因此背鑽從高階板選配變成關鍵良率與性能製程。金像電 簡報將背鑽定義為「鑽掉不需要的銅層,並控制殘銅長度」,用途是提升高頻電訊穩定性與品質。
圖解

圖說:金像電簡報的背鑽示意,重點在移除非目標導通區的多餘銅壁並控制殘銅長度。

圖說:背鑽概念示意——左為一般通孔,Trace 以下的孔銅段標示為 Stub(殘銅);右為 Backdrilled,鑽頭從背面把 Stub 鑽除。來源:中信投顧,2026-10-19(引自 iPCB)。
技術原理
- stub effect:訊號只需要在特定層間傳輸,但通孔仍貫穿整片板;未參與導通的孔段會形成殘樁,在高頻下造成反射與共振。
- 反射與延遲:殘樁可視為高速訊號路徑旁的未使用分支,訊號進入後再反射回主路徑,會拉長傳輸時間並惡化訊號完整性。
- 二次鑽孔:在全板電鍍後,用較大孔徑從背面鑽入,把多餘孔壁銅移除。
- 控深是核心:背鑽不足會留下殘樁,背鑽過深會傷到目標導通層;因此 Z 軸深度量測、板厚 / 內層位置補償與機台穩定性是關鍵。
- X/Y 對位:高密度板孔距縮小,CCD 對位降低孔偏與傷線風險。
世代精度要求與量測分工(中信投顧,2026-10-19)
- 兩項精度指標:(1) 對位度——業界要求背鑽孔徑在原孔徑加 6 mil(D+6 mil)以內,終端客戶尚未要求縮至 D+4 mil,短期非瓶頸;(2) 殘銅(Stub)長度——影響訊號品質的關鍵,客戶要求最嚴。
- NVIDIA 世代差異:Blackwell 世代 PCB 頻寬約 28GHz、背鑽殘銅要求 ±3 mil、殘銅共振頻率約 45GHz;Rubin 世代頻寬約 56GHz、要求 ±2 mil、共振頻率約 60GHz。傳輸速率由 112G 提升到 224G 後可容忍的 Stub 長度持續縮短。
- Z 軸深度是難點:AI PCB 面積擴大,壓合翹曲使板內各孔實際深度不同,單片大板孔數動輒上萬,固定深度背鑽難以控制在 ±2 mil;厚度量測儀(TM,Thickness Metrology,大量稱 Stub Mapper)在背鑽前逐孔量測內層銅層實際深度,將深度資料傳給背鑽機逐孔調整。分工為 CCD 負責 XY 對位、TM 負責 Z 軸深度。
- 採購比例:客戶 CCD 背鑽機:TM 採購比例由 8:1 升至 5–6:1,中信預期可望往 2:1 發展(analyst,中信心)。
- 設備面細節與 CCD 一鑽、成型機延伸見 技術_PCB鑽孔成型設備;公司面見 3167_大量(市)。
依規格分級的解決方案(維嘉科技 TPCA 論壇,2026-10-22)
來源:活動_TPCA維嘉背鑽與NichiasPTFE_珩石筆記_20261022(蘇州維嘉科技,PCB 鑽孔/成型/檢測設備商,中國未上市,庫內無公司頁;設備商自述,信心中)。
- NVIDIA 世代規格:Blackwell(2024)32–44 層、M7、Stub 4±2 mil、背鑽孔徑 D+5 mil;Rubin(2026)78–104 層、正交背板+高密度 PCB、M9 CCL、全 PCB 無纜化,Stub 2±2 mil、D+5/D+4 mil。講者稱 Rubin 世代 D+5 已成常態(終端與 PCB 廠長時間協商結果),D+4 為推進目標。與上節中信(Blackwell ±3、D+6 為業界要求且 D+4 尚非瓶頸)口徑略有差異,屬不同來源與時點的並列,以各自出處為準。
- 難點:M8/M9 通孔難鑽(孔徑 0.2mm 以下、易斷針),板厚普遍超過 3.0mm 只能單片鑽;厚板壓合後翹曲與層間厚度波動放大 Stub 控制;一鑽孔位偏移若未逐孔修正,背鑽殘銅鑽除不淨,傳統 CCD 整板補償難以做到 D+4。
- Stub 控制分級:≥6±4 mil 用定深鑽或分區 Mapping(不改設計、效率低,每 1 小時背鑽約多 30–40 分鐘 Mapping);5±3 mil 用逐孔板厚量測後補償(離線設備,無法滿足 ±2 mil);2±2 mil 有兩條路:3D 背鑽(一鑽同步偵測參考層、效率好,但須修改 PCB 設計並取得終端認證)與光纖探針內層探測(不改設計、結果直觀,但效率稍慢、需較多設備)。
- 對準度分級:D+6 以 CCD 對位或分區補償;D+5/D+4 用離線孔位補償(一台量測機服務多台鑽機,適合舊產能升級,有二次定位風險,上限約 D+4);D+3 需線上見孔鑽孔的高解析相機新鑽機,既有 CCD 鑽機無法直接升級。
- 檢測:Stub 與背鑽同心度最好過程全檢;終檢端客戶要求大批量板內阻抗數據並朝區域全檢化,板內插損測試頻率由 20GHz 往 65GHz 以上;VNA 搭飛針式自動阻抗測試設備取代人工 TDR 已大批量導入,但 VNA 約有 1% 波動,習慣 TDR 的客戶需適應。
- 終端動態:部分中高階客戶已接受 3D 背鑽,其他仍有疑慮;講者稱 NVIDIA、Google 過去設計未考慮此工藝,未來依需求逐步配合。光學探針因不改設計,接受度相對較高。
- 設備面含意(analyst 觀察):背鑽流程每段多 1–2 台板厚量測、內層探測、孔偏檢查或缺陷檢查設備,終檢帶動自動阻抗測試機,為單價與台數雙重提升;對準度推進到 D+4 以下將帶動 CCD 鑽機汰換。追蹤:3D 背鑽終端認證進度、D+4/D+3 實際導入時程、台陸 HLC 廠量測與阻抗測試設備資本支出。
關鍵參數 / 判斷指標
| 指標 | 意義 | 觀察重點 |
|---|---|---|
| 殘樁長度 | 背鑽後剩餘 stub | 越高速越要求短 stub 與一致性 |
| 控深精度 | 不傷目標層前提下移除多餘孔段 | TM / TM4 類量測方案價值提高 |
| 孔位精度 | X/Y 對位能力 | CCD 背鑽設備滲透率 |
| 孔壁品質 | 二次鑽孔後孔壁與銅層完整性 | 影響可靠度與報廢率 |
| 板厚 / 層數 | 背鑽難度 | AI server midplane、switch board 高層數化 |
| 訊號速率 | 背鑽需求強度 | 112G / 224G / 256G SerDes、1.6T 光模組 |
關鍵廠商
| 環節 | 廠商 | 角色 |
|---|---|---|
| 背鑽 / CCD / TM 設備 | 3167_大量(市) | 高階背鑽、CCD 對位、TM4 量測設備主軸 |
| PCB 板廠 | 2368_金像電(市)、3037_欣興(市)、4958_臻鼎科技(市) | 高速 PCB 製造端,需求來自 AI server / switch / 光模組 |
| 鑽針 / 鑽孔服務 | 8021_尖點(市)、5498_凱崴(櫃) | 背鑽與高階鑽孔耗材 / 服務受惠 |
應用場景
- AI server switch board、compute board、midplane / backplane
- 800G / 1.6T 光模組 PCB
- 224G / 256G SerDes 高速通道
- 高速網通 ASIC / switch ASIC 系統板
技術瓶頸 / 風險
- 背鑽改善的是通孔殘樁問題,不能取代材料低損耗、阻抗控制、mSAP 細線化或整體 SI 設計。
- 控深量測若速度慢或穩定性不足,可能成為產能瓶頸。
- 若設計改採盲孔 / 埋孔、HDI 或不同互連架構,部分通孔背鑽需求可能被結構性降低。
相關技術
來源
- 活動_TPCA維嘉背鑽與NichiasPTFE_珩石筆記_20261022 — 珩石筆記,2026-10-22;維嘉 TPCA 論壇:Blackwell/Rubin 背鑽規格、Stub/對準度分級方案、檢測需求
- 金像電 — 使用者簡報,2026-06-26
- memo_PCB製程股溜整理_20260626
- memo_PCB多層板製程_20260524
- 報告_CTBC_大量3167_Initiation_20261019 — 中信投顧,2026-10-19;Blackwell/Rubin 背鑽殘銅精度 ±3/±2 mil、TM 的 Z 軸量測分工、CCD:TM 採購比
- memo_大量科技背鑽CCD_TM4_20260524
- Printed circuit board manufacturing, Wikipedia, https://en.wikipedia.org/wiki/Printed_circuit_board_manufacturing