PCB通孔的類型介紹

在電子設(shè)備和計算設(shè)備中，電路由一塊很小的綠板引導(dǎo)，該綠板將各種信號從控制提示傳輸?shù)狡聊?。例如，在每個智能手機(jī)中，都可以在內(nèi)部找到一塊印有各種芯片和組件的印刷電路板（PCB），這些芯片和組件可以為數(shù)千種不同的功能和命令傳遞信號。每次按觸摸屏上的一個提示時，即會激活內(nèi)部板上的信號之一。這些信號大部分通過PCB通孔傳導(dǎo)。

什么是通孔？

在印刷電路板中，通孔是為了導(dǎo)電而穿過電路板各層的孔。每個孔用作導(dǎo)電路徑，電信號通過該導(dǎo)電路徑在電路層之間傳遞。通孔穿過印刷電路板上的不同層。根據(jù)PCB的設(shè)計，該板可能需要一個從上到下貫穿所有層的孔?；蛘撸行┩變H穿透頂層或底層，有些則穿過內(nèi)層。對于印刷電路板上的過孔，有多種選擇。

通孔是印刷電路板上最關(guān)鍵的功能之一。因此，它們在電路板制造成本中占相當(dāng)大的份額。

盡管這些不同類型的過孔具有相同的基本用途，但在某些PCB設(shè)計上，一種特定類型的過孔將比其他類型更適合。本文介紹了PCB設(shè)計中的不同類型的通孔，以及每個通孔如何促進(jìn)印刷電路板上的電連接。

通孔的主要類型

取決于PCB層中的位置，過孔有兩種主要類型：盲孔和埋孔。

在盲孔中，該孔穿透板的頂層或底層，但在任何內(nèi)部層之前停止。盲孔之所以這樣命名，是因為當(dāng)您將木板靠在光下時，您無法看穿它們。盲孔創(chuàng)建過程可能很困難，因為您必須知道何時停止鉆入電路板。因此，許多PCB制造商都避免使用這種類型的孔電鍍。

另一類通孔是掩埋孔，可能會通過一個或多個內(nèi)部層出現(xiàn)。由于掩埋的孔被夾在層之間，因此無法用肉眼看到。為了使多層板具有盲層，必須在PCB組裝過程中及早在頂層和底層應(yīng)用到板上之前，先在內(nèi)部層上完成孔電鍍。

無論在何處放置通孔，它都可能是三種主要類型之一-通孔，焊盤內(nèi)通孔或微通孔。

1.通孔

最明顯的通孔類型是電鍍通孔，它可以穿透多層板中的所有層。通孔通常比盲孔和掩埋孔大，并且用肉眼更容易識別。當(dāng)您在燈光前舉起板子時，燈光會直接穿過鍍層通孔。通孔也更容易制造，因為您可以直接鉆穿所有層，而不像盲孔那樣，必須小心鉆出孔的深度。

自20世紀(jì)中葉以來，通孔技術(shù)已取代點對點構(gòu)造，一直存在。在1950年代和1980年代之間，通孔是最常見的，當(dāng)時在印刷電路板上發(fā)現(xiàn)的幾乎所有功能都都附接到通孔。

在通孔技術(shù)的早期，PCB的走線僅印刷在頂部。隨著技術(shù)的進(jìn)步，印刷出現(xiàn)在兩面。最終，多層板投入使用。此時，將通孔更新為鍍通孔，以實現(xiàn)導(dǎo)電層之間的接觸。如今，電鍍通孔用于連接PCB中的不同層。通孔通常用于簡化帶引線的組件。軸向引線的組件穿過這些孔放置，并用于跨較小的空間連接。

在1990年代和2000年代用于計算機(jī)塔的大型主板上經(jīng)?？梢钥吹酵住Ｔ诓迦脒@些舊主板的舊外圍組件互連（PCI）卡中也可以看到帶有通孔組件的PCB。例如，連接到塔內(nèi)PCI插槽的聲卡通常會具有通過通孔連接到板上的組件。在比今天的多合一平板設(shè)備還早的舊計算機(jī)中的圖形卡上可以找到類似的功能。

隨著小型，緊湊型移動計算設(shè)備和電子產(chǎn)品的日益普及，PCB設(shè)計中幾乎沒有通孔組件。因此，PCB設(shè)計人員幾乎沒有理由繼續(xù)使用包含大通孔的板，因為這些通孔會占用板上的大量空間，而這些空間可用于微通孔，從而更有效地使用通孔。實際上，為了使設(shè)計人員保持其電路板較小，應(yīng)盡可能使用微孔和表面貼裝。隨著趨勢的繼續(xù)，通孔可能會在未來幾年完全淘汰。

2.BGA

當(dāng)今印刷電路板更流行的設(shè)計之一是在球柵陣列（BGA）焊盤上應(yīng)用過孔，也稱為過孔焊盤。在過孔焊盤設(shè)計中，過孔位于PCB的BGA焊盤上。該設(shè)計之所以流行，是因為它使制造商可以最小化通孔所需的空間。這樣，焊盤中通孔允許制造商制造更小的印刷電路板，從而需要更少的空間來路由信號。墊上通孔是當(dāng)今緊湊型電子和計算設(shè)備的最佳技術(shù)，制造商已將其設(shè)計為適合放在口袋中，有時還可以放在手腕周圍。

焊盤內(nèi)通孔設(shè)計特別方便布線，因為這些孔直接連接到位于組件下方的層，從而可以布線信號，而不會超出器件尺寸的范圍。

當(dāng)然，并非所有制造商都接受在BGA焊盤上放置過孔的做法。對于某些PCB制造商而言，主要缺點之一是您必須用純銅或某些非導(dǎo)電材料覆以銅填充焊盤。否則，焊料將從焊盤上滲出并導(dǎo)致PCB失去連接。

對于某些制造商而言，另一個阻礙因素是通孔需要額外的步驟，這通常是昂貴且費時的。一些設(shè)計師根本不希望增加PCB制作的成本。此外，將過孔放入焊盤中時，它會改變所需的鉆頭直徑。

盡管存在這些問題，在BGA焊盤上放置過孔仍具有各種優(yōu)勢。除了成本之外，您還可以使用通孔焊盤制造更小的電路板，并最終制造更小的設(shè)備。對于某些現(xiàn)代小工具和移動設(shè)備，“墊中通孔”設(shè)計可能是您唯一的選擇。

在標(biāo)準(zhǔn)的通孔布局中，可以使用阻焊劑以阻止焊料流入通孔。使用焊盤內(nèi)通孔設(shè)計時，您無法使針筒無法注滿，因為空氣可能會被截留，從而在生產(chǎn)PCB時導(dǎo)致放氣。因此，將過孔放置在BGA焊盤上時需要填充。為了使設(shè)計正常工作，您還必須具有平坦的平面，因為這將使連接細(xì)間距的BGA幾乎沒有復(fù)雜性成為可能。

焊盤內(nèi)過孔可以填充環(huán)氧樹脂。這應(yīng)該在鉆孔和電鍍步驟之后完成。另一種選擇是用銅填充通孔。如果通孔是激光燒蝕的，這將起作用。無論選擇哪種方法，都需要確保焊盤足夠大以適合孔的直徑，并且還具有足夠的公差。此外，設(shè)計將需要滿足IPC 2級和3級標(biāo)準(zhǔn)。

如果您仍然不確定焊盤內(nèi)通孔是否比標(biāo)準(zhǔn)通孔布局更好，請與PCB制造商聯(lián)系，看看較新的技術(shù)如何改變了他們的電路板。

3.微孔

在PCB設(shè)計中，小于150微米的通孔稱為微通孔，可用于許多高密度互連（HDI）板上。設(shè)計人員更喜歡微孔，因為孔的尺寸很小，與需要更多鉆孔的孔相比，它占用的電路板空間要少得多。在微孔中，各層通過鍍銅相互連接。

微型過孔的形狀為圓錐形，這使得通孔側(cè)面易于鍍銅。一條微孔可以穿過兩個相鄰的層，但不能穿過任何其他層。如果電路板設(shè)計需要穿過多層的通孔，則需要相應(yīng)地堆疊多個微孔。

從制造的角度來看，創(chuàng)建堆疊的微孔可能是一個昂貴且耗時的過程。在需要一個微孔與另一個微孔的板上，最常見的設(shè)計將具有兩個微孔。就堆疊而言，最終極限是四個微孔。但是，由于成本高昂，很少在PCB制造中使用四個微孔。

堆疊式微孔的另一種選擇是交錯式微孔，其設(shè)置方式類似于樓梯，其中第二個或第三個微孔被放置在上方一個微孔的下方。與堆疊式微孔一樣，交錯的微孔在多層PCB上生產(chǎn)可能很困難且成本很高。

如果微孔通過電路板的外層進(jìn)入并在停止前切成內(nèi)層，則可以視為盲孔。使用盲孔，可以增加印刷電路板上布線的密度。如果必須將外層的信號路由到下層，則盲微通孔特別有利，因為盲微通孔將提供最短的距離。在HDI板上，盲孔可以優(yōu)化多層板上的空間，例如在具有四層的PCB中，可以在上兩層或下兩層上放置微孔。

在某些情況下，微孔會穿透兩層。符合此描述的盲孔稱為跳過孔。但是，制造商不建議使用跳過孔，因為孔的性質(zhì)會導(dǎo)致電鍍復(fù)雜化。

連接PCB中兩個內(nèi)層的微孔稱為埋入式微孔。為了使掩埋的微孔包含在PCB設(shè)計中，必須先鉆出包含孔的層，然后再應(yīng)用外層。使用掩埋的微孔，您可以連接印刷電路板上的兩個內(nèi)層。鉆孔可以通過機(jī)械工具或激光來完成。

當(dāng)在PCB上放置微孔時，至關(guān)重要的是要注意孔尺寸的長寬比，否則，可能無法正確地電鍍該板。

如何確定PCB的正確通孔要求

您為PCB設(shè)計選擇的過孔類型應(yīng)基于電路板的尺寸和用途。如果該板是供較舊的大型計算設(shè)備使用的，則您可能需要具有符合較早標(biāo)準(zhǔn)的PCB設(shè)計，因為任何較新的產(chǎn)品都可能與所討論的設(shè)備不兼容。對于其中一些較舊的設(shè)備，您唯一的選擇可能是帶有通孔組件的更大PCB。

如果您要為較小的設(shè)備設(shè)計PCB，則實際上沒有理由使用通孔組件，因為您將需要在適合該設(shè)備的小板上最大化少量空間。例如，如果您的PCB設(shè)計只有平方英寸大小，那么您將沒有足夠的空間容納大通孔，因為在允許的小空間內(nèi)傳導(dǎo)的信號太多。這種尺寸的電路板最好與盲孔配合使用，這樣可以在拇指大小的電路板上短距離之間傳遞強(qiáng)大的信號。

誠然，由于這種板需要人工，用微孔制造更小的PCB的過程可能需要更多的投入。但是，這些較小的板的優(yōu)點可以輕松地償還投入，特別是如果您要銷售一種新的突破性設(shè)備，而該設(shè)備最終可能會成為大賣家。