PCB設(shè)計(jì)通孔類型和應(yīng)用
在PCB設(shè)計(jì)中使用過孔可以使設(shè)計(jì)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(huì)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(nèi)徘徊。重要的是要了解什么是不同的通孔類型和應(yīng)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(shè)計(jì)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(dǎo)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(shù)幾種不同的過孔類型或結(jié)構(gòu)：
通孔通孔：這是電路板上最常用的通孔類型。用機(jī)械鉆頭在整個(gè)板上鉆出孔，尺寸可減小到6密耳。
埋孔：該孔僅連接板的內(nèi)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(gè)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(nèi)通孔（VIP）：這些通孔可以是標(biāo)準(zhǔn)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(dú)特性。如果使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(shè)計(jì)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(shù)，電路需求以及PCB制造的目標(biāo)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(jī)械鉆孔的通孔相比，其價(jià)格更高。但是，如果您要設(shè)計(jì)高密度互連板，則微通孔將成為更好的選擇。以下是PCB設(shè)計(jì)中通孔的常用用法的細(xì)分：
信號路由：大多數(shù)電路板將使用通孔將信號路由放置在網(wǎng)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）組件通常可以通過通孔進(jìn)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(shù)BGA）上，將使用焊盤內(nèi)通孔。
電源布線：由于用于電源和接地網(wǎng)的過孔會(huì)傳導(dǎo)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(gè)連接，因此是通孔或盲孔。例如，電路的敏感區(qū)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(jìn)行EMI保護(hù)。
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(nèi)部平面層傳導(dǎo)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(shè)計(jì)師開始將過孔放入其電路板設(shè)計(jì)之前，有一些關(guān)于過孔的更多細(xì)節(jié)需要討論。我們已經(jīng)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(zhǔn)備這樣做的話，這可能是一次真正的喚醒。現(xiàn)在，這里還要牢記其他一些注意事項(xiàng)。
長寬比
使用機(jī)械鉆頭創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)通孔時(shí)，請務(wù)必記住，最小可接受的鉆頭尺寸取決于電路板的厚度。機(jī)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(guān)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(yīng)使用的最小機(jī)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(yīng)考慮使用長寬比為1：1的微孔。
環(huán)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(huán)形圈。機(jī)械鉆在鉆進(jìn)時(shí)會(huì)漂移一點(diǎn)，并且如果沒有足夠的環(huán)形圈，通孔可能會(huì)因鉆頭破裂而受損。
信號完整性
盡管通孔非常短，但仍是導(dǎo)體的可測量長度，可能會(huì)導(dǎo)致信號完整性要求嚴(yán)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(huì)產(chǎn)生干擾。重要的是要找到類似的問題，并使用諸如對通孔進(jìn)行反向鉆孔的技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)救，以在未使用的金屬充當(dāng)天線之前將其從線路中清除。在這里，諸如Cadence Allegro之類的PCB設(shè)計(jì)工具的信號完整性分析儀可以對設(shè)計(jì)人員非常有用，可以幫助他們在電路板投入生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)這些問題。
路由密度
在要對電路板的密集區(qū)域進(jìn)行布線的情況下，設(shè)計(jì)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(fā)生在高引腳數(shù)BGA之類的密集部分中，在一個(gè)小區(qū)域中有數(shù)百個(gè)過孔。在這里，必須使用盲孔和微孔來規(guī)劃BGA逃逸通道，以便對每個(gè)引腳進(jìn)行布線，但重要的布線通道和平面不會(huì)在該部件下方被擋住。
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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(dǎo)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(shù)幾種不同的過孔類型或結(jié)構(gòu)：
通孔通孔：這是電路板上最常用的通孔類型。用機(jī)械鉆頭在整個(gè)板上鉆出孔，尺寸可減小到6密耳。
埋孔：該孔僅連接板的內(nèi)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(gè)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(nèi)通孔（VIP）：這些通孔可以是標(biāo)準(zhǔn)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(dú)特性。如果使用標(biāo)準(zhǔn)機(jī)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(shè)計(jì)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(shù)，電路需求以及PCB制造的目標(biāo)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(jī)械鉆孔的通孔相比，其價(jià)格更高。但是，如果您要設(shè)計(jì)高密度互連板，則微通孔將成為更好的選擇。以下是PCB設(shè)計(jì)中通孔的常用用法的細(xì)分：
信號路由：大多數(shù)電路板將使用通孔將信號路由放置在網(wǎng)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）組件通常可以通過通孔進(jìn)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(shù)BGA）上，將使用焊盤內(nèi)通孔。
電源布線：由于用于電源和接地網(wǎng)的過孔會(huì)傳導(dǎo)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(gè)連接，因此是通孔或盲孔。例如，電路的敏感區(qū)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(jìn)行EMI保護(hù)。
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(nèi)部平面層傳導(dǎo)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(shè)計(jì)師開始將過孔放入其電路板設(shè)計(jì)之前，有一些關(guān)于過孔的更多細(xì)節(jié)需要討論。我們已經(jīng)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(zhǔn)備這樣做的話，這可能是一次真正的喚醒。現(xiàn)在，這里還要牢記其他一些注意事項(xiàng)。
長寬比
使用機(jī)械鉆頭創(chuàng)建標(biāo)準(zhǔn)通孔時(shí)，請務(wù)必記住，最小可接受的鉆頭尺寸取決于電路板的厚度。機(jī)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(guān)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(yīng)使用的最小機(jī)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(yīng)考慮使用長寬比為1：1的微孔。
環(huán)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(huán)形圈。機(jī)械鉆在鉆進(jìn)時(shí)會(huì)漂移一點(diǎn)，并且如果沒有足夠的環(huán)形圈，通孔可能會(huì)因鉆頭破裂而受損。
信號完整性
盡管通孔非常短，但仍是導(dǎo)體的可測量長度，可能會(huì)導(dǎo)致信號完整性要求嚴(yán)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(huì)產(chǎn)生干擾。重要的是要找到類似的問題，并使用諸如對通孔進(jìn)行反向鉆孔的技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)救，以在未使用的金屬充當(dāng)天線之前將其從線路中清除。在這里，諸如Cadence Allegro之類的PCB設(shè)計(jì)工具的信號完整性分析儀可以對設(shè)計(jì)人員非常有用，可以幫助他們在電路板投入生產(chǎn)之前發(fā)現(xiàn)這些問題。
路由密度
在要對電路板的密集區(qū)域進(jìn)行布線的情況下，設(shè)計(jì)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(fā)生在高引腳數(shù)BGA之類的密集部分中，在一個(gè)小區(qū)域中有數(shù)百個(gè)過孔。在這里，必須使用盲孔和微孔來規(guī)劃BGA逃逸通道，以便對每個(gè)引腳進(jìn)行布線，但重要的布線通道和平面不會(huì)在該部件下方被擋住。
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標(biāo)簽：PCB設(shè)計(jì)
