PCB设计中通孔的常用用法的细分

在PCB设计中使用过孔可以使设计人员缩短走线必须布线的距离，以完成其连接。就像使用洗衣槽一样，通孔会将迹线下降到另一条有清晰路径的层上，而不是在很长的距离内徘徊。重要的是要了解什么是不同的通孔类型和应用，以便有效地将它们用于制造和信号完整性。让我们看一下PCB设计人员可用的不同通孔，以及如何使用它们。

通孔是连接到PCB的金属电路的金属衬里孔，这些孔在板的不同层之间传导电信号。尽管过孔的大小，焊盘形状和孔直径可能有所不同，但是只有少数几种不同的过孔类型或结构：

通孔通孔：这是电路板上最常用的通孔类型。用机械钻头在整个板上钻出孔，尺寸可减小到6密耳。

埋孔：该孔仅连接板的内部层，对于布线非常密集的PCB很有用。

盲孔：该孔从板的顶部或底部开始，但并没有一直贯穿其中。

微孔：对于小于6密耳的孔，使用激光钻孔的微孔。这些通孔仅连接板的两个相邻层，并且可以在表面上或掩埋在板层堆叠中。微型通孔具有多种用途，可以堆叠在一起或在掩埋通孔的顶部，但制造成本较高。

焊盘内通孔（VIP）：这些通孔可以是标准的通孔通孔或微通孔，但它们在表面安装焊盘中的位置使其具有独特性。如果使用标准机械钻，则过孔将需要额外的制造步骤，以防止焊盘上的焊料向下流过孔。另一方面，微通孔不存在此问题，但是由于高密度设计中的走线和空间公差更小，它们可能更难制造。

最终，使用哪种通孔取决于印刷电路板的技术，电路需求以及PCB制造的目标成本。例如，由于其尺寸较小，非常希望使用微孔，但这并不一定使其成为最佳选择。微孔的制造涉及更多步骤，因此，与机械钻孔的通孔相比，其价格更高。但是，如果您要设计高密度互连板，则微通孔将成为更好的选择。以下是PCB设计中通孔的常用用法的细分：

信号路由：大多数电路板将使用通孔将信号路由放置在网格上。但是，密度板还可以使用盲孔或埋孔，而密度很高的板则需要微孔。

逸出布线：较大的表面贴装（SMT）组件通常可以通过通孔进行逸出或扇出布线。在某些情况下，将使用盲孔或微通孔，在密度非常高的封装（例如高引脚数BGA）上，将使用焊盘内通孔。

电源布线：由于用于电源和接地网的过孔会传导更多电流，因此尽管也可以使用盲孔，但通常仅限于较大的通孔过孔。

缝合过孔：这些过孔用于提供与平面的多个连接，因此是通孔或盲孔。例如，电路的敏感区域可能被一条金属带围绕，其中缝有过孔以连接到接地层以进行EMI保护。

热过孔：在这种情况下，过孔用于将热量从组件通过与其连接的内部平面层传导出去。这通常需要较大的通孔或盲孔，并且这些孔通常也位于这些器件的焊盘中。

在PCB布局设计师开始将过孔放入其电路板设计之前，有一些关于过孔的更多细节需要讨论。我们已经简短地讨论了通孔和微孔之间的制造成本差异，如果您不准备这样做的话，这可能是一次真正的唤醒。现在，这里还要牢记其他一些注意事项。

长宽比

使用机械钻头创建标准通孔时，请务必记住，最小可接受的钻头尺寸取决于电路板的厚度。机械钻头在其变得不可靠之前，可以钻探多少材料受到限制。这是通过板厚度与钻孔尺寸的关系来衡量的，PCB制造商通常要求其钻孔尺寸的长宽比不超过10：1。这意味着对于厚度为62密耳的电路板，您应使用的最小机械钻头尺寸为6密耳或0.006英寸。如果需要的孔小于此值，则应考虑使用长宽比为1：1的微孔。

环形圈

通孔焊盘的尺寸很重要。您需要确保在钻出通孔后保留足够大的环形圈。机械钻在钻进时会漂移一点，并且如果没有足够的环形圈，通孔可能会因钻头破裂而受损。

信号完整性

尽管通孔非常短，但仍是导体的可测量长度，可能会导致信号完整性要求严格的问题。例如，连接十层板中最上面两层的通孔过孔中将包含8层不必要的金属，这可能会产生干扰。重要的是要找到类似的问题，并使用诸如对通孔进行反向钻孔的技术进行补救，以在未使用的金属充当天线之前将其从线路中清除。在这里，诸如Cadence Allegro之类的PCB设计工具的信号完整性分析仪可以对设计人员非常有用，可以帮助他们在电路板投入生产之前发现这些问题。

路由密度

在要对电路板的密集区域进行布线的情况下，设计人员必须注意不要阻塞具有通孔的布线通道或接地平面返回路径。这可能发生在高引脚数BGA之类的密集部分中，在一个小区域中有数百个过孔。在这里，必须使用盲孔和微孔来规划BGA逃逸通道，以便对每个引脚进行布线，但重要的布线通道和平面不会在该部件下方被挡住。
编辑：hfy