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电路板厂讲什么是PCB过孔?

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人气:719发布日期:2023-10-17 08:50【

电路板厂讲PCB是电子设备的基础,我们目前使用的电子设备几乎都是基于PCB电路板构建出来的。为增进大家对PCB的认识,本文将对PCB过孔相关的知识点予以介绍。

 

 

一、过孔的基本概念

过孔(via)是多层PCB 的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB 制板费用的30%到40%。简单的说来,PCB 上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看,过孔可以分成两类:一是用作各层间的电气连接;二是用作器件的固定或定位。

 

如果从工艺制程上来说,这些过孔一般又分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。

 

盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。

 

埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔,它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。

 

第三种称为通孔,这种孔穿过整个线路板,可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现,成本较低,所以绝大部分印刷电路板均使用它,而不用另外两种过孔。以下所说的过孔,没有特殊说明的,均作为通孔考虑。

 

从设计的角度来看,一个过孔主要由两个部分组成,一是中间的钻孔(drill hole),二是钻孔周围的焊盘区。

 

这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然,在高速,高密度的PCB设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制的减小,它受到钻孔(drill)和电镀(plating)等工艺技术的限制:孔越小,钻孔需花费的时间越长,也越容易偏离中心位置;且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜。

 

比如,如果一块正常的6 层PCB 板的厚度(通孔深度)为50Mil,那么,一般条件下PCB 厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。随着激光钻孔技术的发展,钻孔的尺寸也可以越来越小,一般直径小于等于6Mils 的过孔,我们就称为微孔。在HDI(高密度互连结构)设计中经常使用到微孔,微孔技术可以允许过孔直接打在焊盘上(Via-in-pad),这大大提高了电路性能,节约了布线空间。

 

HDI厂讲过孔在传输线上表现为阻抗不连续的断点,会造成信号的反射。一般过孔的等效阻抗比传输线低12%左右,比如50 欧姆的传输线在经过过孔时阻抗会减小6 欧姆(具体和过孔的尺寸,板厚也有关,不是绝对减小)。但过孔因为阻抗不连续而造成的反射其实是微乎其微的,其反射系数仅为:(44-50)/(44+50)=0.06,过孔产生的问题更多的集中于寄生电容和电感的影响。

 

二、如何使用过孔

通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB 设计中,看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:

 

1.从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的过孔大小。必要时可以考虑使用不同尺寸的过孔,比如对于电源或地线的过孔,可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗,而对于信号走线,则可以使用较小的过孔。当然随着过孔尺寸减小,相应的成本也会增加。

 

2.上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB 板有利于减小过孔的两种寄生参数。

 

3.PCB 板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量不要使用不必要的过孔。

 

4.电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好。可以考虑并联打多个过孔,以减少等效电感。

 

5.在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB 板上放置一些多余的接地过孔。

 

6.对于密度较高的高速PCB 板,可以考虑使用微型过孔。

 

以上便是盲埋孔电路板厂整理的PCB相关内容,通过本文,希望大家对PCB已经具备一定的了解。

 

ps:部分图片来源于网络,如有侵权,请联系我们删除

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