过孔(Via)也称金属化孔,是 PCB设计的重要组成元素之一。在双面板和多层板中,为连通各层之间的印制导线,在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔,即过孔。
过孔的分类
过孔分为三类,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。
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。一般所说的过孔,没有特殊说明的,均作为通孔考虑。
走线和过孔的连接
为保证走线和过孔连接的可靠性,弥补钻孔偏差的影响,推荐所有走线和过孔的连接处采用以下3种方法处理:Filleting(teardrop),Corner Entry,Key Holing。
▲过孔和走线连接
过孔的注意事项
综合设计与生产,PCB工程师需要考虑以下问题:
(1)过孔不能位于焊盘上;
(2)器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸1.5mm区域内不能有过孔。
(3)贴片胶点涂或印刷区域内不能有过孔。如采用贴片胶点涂或印刷工艺的CHIP、SOP元件下方的PCB区域。
(4)全通过孔内径原则上要求0.2mm(8mil)及以上,外径的是0.4mm(16mil)以上,有困难地方必须控制在外径为0.35mm(14mil)。
(5)BGA在0.65mm及以上的设计建议不要用到埋盲孔,成本会大幅度增加。
(6)过孔与过孔之间的间距不宜过近,钻孔容易引起破孔,一般要求孔间距0.5mm及以上,0.35mm-0.4mm极力避免,0.3mm及以下禁止。
(7)电源印制导线在层间转接的过孔数应符合通过电流的要求1A/Ф0.3孔。
高速PCB中的过孔设计
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,PCB工程师在设计中可以尽量做到:
(1)选择合理的过孔尺寸。对于多层一般密度的PCB 设计来说,选用0.25mm/0.51mm/0.91mm(钻孔/ 焊盘/ POWER 隔离区)的过孔较好;对于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的过孔,也可以尝试非穿导孔;对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗;
(2)POWER隔离区越大越好,考虑PCB 上的过孔密度,一般为D1=D2+0.41;
(3)PCB 上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量减少过孔;
(4)使用较薄的PCB有利于减小过孔的两种寄生参数;
(5)电源和地的管脚要就近过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗;
(6)在信号换层的过孔附近放置一些接地过孔,以便为信号提供短距离回路。
通孔的设置
制成板的最小孔径定义取决于板厚度,板厚孔径比应小于10,常用厚径比为8,过孔优选孔径大的过孔。孔径优选系列及厚径比优选值如下表:
▲孔径优选系列表
▲板厚与孔径关系优选表
过孔是PCB设计中的一个重要知识点,每一个PCB工程师都应该熟练掌握噢~
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