PCB設計通孔類型和應用

在PCB設計中使用過孔可以使設計人員縮短走線必須布線的距離，以完成其連接。就像使用洗衣槽一樣，通孔會將跡線下降到另一條有清晰路徑的層上，而不是在很長的距離內徘徊。重要的是要了解什么是不同的通孔類型和應用，以便有效地將它們用于制造和信號完整性。讓我們看一下PCB設計人員可用的不同通孔，以及如何使用它們。
通孔是連接到PCB的金屬電路的金屬襯里孔，這些孔在板的不同層之間傳導電信號。盡管過孔的大小，焊盤形狀和孔直徑可能有所不同，但是只有少數幾種不同的過孔類型或結構：
通孔通孔：這是電路板上最常用的通孔類型。用機械鉆頭在整個板上鉆出孔，尺寸可減小到6密耳。
埋孔：該孔僅連接板的內部層，對于布線非常密集的PCB很有用。
盲孔：該孔從板的頂部或底部開始，但并沒有一直貫穿其中。
微孔：對于小于6密耳的孔，使用激光鉆孔的微孔。這些通孔僅連接板的兩個相鄰層，并且可以在表面上或掩埋在板層堆疊中。微型通孔具有多種用途，可以堆疊在一起或在掩埋通孔的頂部，但制造成本較高。
焊盤內通孔（VIP）：這些通孔可以是標準的通孔通孔或微通孔，但它們在表面安裝焊盤中的位置使其具有獨特性。如果使用標準機械鉆，則過孔將需要額外的制造步驟，以防止焊盤上的焊料向下流過孔。另一方面，微通孔不存在此問題，但是由于高密度設計中的走線和空間公差更小，它們可能更難制造。
最終，使用哪種通孔取決于印刷電路板的技術，電路需求以及PCB制造的目標成本。例如，由于其尺寸較小，非常希望使用微孔，但這并不一定使其成為最佳選擇。微孔的制造涉及更多步驟，因此，與機械鉆孔的通孔相比，其價格更高。但是，如果您要設計高密度互連板，則微通孔將成為更好的選擇。以下是PCB設計中通孔的常用用法的細分：
信號路由：大多數電路板將使用通孔將信號路由放置在網格上。但是，密度板還可以使用盲孔或埋孔，而密度很高的板則需要微孔。
逸出布線：較大的表面貼裝（SMT）組件通?？梢酝ㄟ^通孔進行逸出或扇出布線。在某些情況下，將使用盲孔或微通孔，在密度非常高的封裝（例如高引腳數BGA）上，將使用焊盤內通孔。
電源布線：由于用于電源和接地網的過孔會傳導更多電流，因此盡管也可以使用盲孔，但通常僅限于較大的通孔過孔。
縫合過孔：這些過孔用于提供與平面的多個連接，因此是通孔或盲孔。例如，電路的敏感區域可能被一條金屬帶圍繞，其中縫有過孔以連接到接地層以進行EMI保護。
熱過孔：在這種情況下，過孔用于將熱量從組件通過與其連接的內部平面層傳導出去。這通常需要較大的通孔或盲孔，并且這些孔通常也位于這些器件的焊盤中。
在PCB布局設計師開始將過孔放入其電路板設計之前，有一些關于過孔的更多細節需要討論。我們已經簡短地討論了通孔和微孔之間的制造成本差異，如果您不準備這樣做的話，這可能是一次真正的喚醒?，F在，這里還要牢記其他一些注意事項。
長寬比
使用機械鉆頭創建標準通孔時，請務必記住，最小可接受的鉆頭尺寸取決于電路板的厚度。機械鉆頭在其變得不可靠之前，可以鉆探多少材料受到限制。這是通過板厚度與鉆孔尺寸的關系來衡量的，PCB制造商通常要求其鉆孔尺寸的長寬比不超過10：1。這意味著對于厚度為62密耳的電路板，您應使用的最小機械鉆頭尺寸為6密耳或0.006英寸。如果需要的孔小于此值，則應考慮使用長寬比為1：1的微孔。
環形圈
通孔焊盤的尺寸很重要。您需要確保在鉆出通孔后保留足夠大的環形圈。機械鉆在鉆進時會漂移一點，并且如果沒有足夠的環形圈，通孔可能會因鉆頭破裂而受損。
信號完整性
盡管通孔非常短，但仍是導體的可測量長度，可能會導致信號完整性要求嚴格的問題。例如，連接十層板中最上面兩層的通孔過孔中將包含8層不必要的金屬，這可能會產生干擾。重要的是要找到類似的問題，并使用諸如對通孔進行反向鉆孔的技術進行補救，以在未使用的金屬充當天線之前將其從線路中清除。在這里，諸如Cadence Allegro之類的PCB設計工具的信號完整性分析儀可以對設計人員非常有用，可以幫助他們在電路板投入生產之前發現這些問題。
路由密度
在要對電路板的密集區域進行布線的情況下，設計人員必須注意不要阻塞具有通孔的布線通道或接地平面返回路徑。這可能發生在高引腳數BGA之類的密集部分中，在一個小區域中有數百個過孔。在這里，必須使用盲孔和微孔來規劃BGA逃逸通道，以便對每個引腳進行布線，但重要的布線通道和平面不會在該部件下方被擋住。
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