PCB通孔的类型介绍

在电子设备和计算设备中，电路由一块很小的绿板引导，该绿板将各种信号从控制提示传输到屏幕。例如，在每个智能手机中，都可以在内部找到一块印有各种芯片和组件的印刷电路板（PCB），这些芯片和组件可以为数千种不同的功能和命令传递信号。每次按触摸屏上的一个提示时，即会激活内部板上的信号之一。这些信号大部分通过PCB通孔传导。

什么是通孔？

在印刷电路板中，通孔是为了导电而穿过电路板各层的孔。每个孔用作导电路径，电信号通过该导电路径在电路层之间传递。通孔穿过印刷电路板上的不同层。根据PCB的设计，该板可能需要一个从上到下贯穿所有层的孔。或者，有些通孔仅穿透顶层或底层，有些则穿过内层。对于印刷电路板上的过孔，有多种选择。

通孔是印刷电路板上最关键的功能之一。因此，它们在电路板制造成本中占相当大的份额。

尽管这些不同类型的过孔具有相同的基本用途，但在某些PCB设计上，一种特定类型的过孔将比其他类型更适合。本文介绍了PCB设计中的不同类型的通孔，以及每个通孔如何促进印刷电路板上的电连接。

通孔的主要类型

取决于PCB层中的位置，过孔有两种主要类型：盲孔和埋孔。

在盲孔中，该孔穿透板的顶层或底层，但在任何内部层之前停止。盲孔之所以这样命名，是因为当您将木板靠在光下时，您无法看穿它们。盲孔创建过程可能很困难，因为您必须知道何时停止钻入电路板。因此，许多PCB制造商都避免使用这种类型的孔电镀。

另一类通孔是掩埋孔，可能会通过一个或多个内部层出现。由于掩埋的孔被夹在层之间，因此无法用肉眼看到。为了使多层板具有盲层，必须在PCB组装过程中及早在顶层和底层应用到板上之前，先在内部层上完成孔电镀。

无论在何处放置通孔，它都可能是三种主要类型之一-通孔，焊盘内通孔或微通孔。

1.通孔

最明显的通孔类型是电镀通孔，它可以穿透多层板中的所有层。通孔通常比盲孔和掩埋孔大，并且用肉眼更容易识别。当您在灯光前举起板子时，灯光会直接穿过镀层通孔。通孔也更容易制造，因为您可以直接钻穿所有层，而不像盲孔那样，必须小心钻出孔的深度。

自20世纪中叶以来，通孔技术已取代点对点构造，一直存在。在1950年代和1980年代之间，通孔是最常见的，当时在印刷电路板上发现的几乎所有功能都都附接到通孔。

在通孔技术的早期，PCB的走线仅印刷在顶部。随着技术的进步，印刷出现在两面。最终，多层板投入使用。此时，将通孔更新为镀通孔，以实现导电层之间的接触。如今，电镀通孔用于连接PCB中的不同层。通孔通常用于简化带引线的组件。轴向引线的组件穿过这些孔放置，并用于跨较小的空间连接。

在1990年代和2000年代用于计算机塔的大型主板上经常可以看到通孔。在插入这些旧主板的旧外围组件互连（PCI）卡中也可以看到带有通孔组件的PCB。例如，连接到塔内PCI插槽的声卡通常会具有通过通孔连接到板上的组件。在比今天的多合一平板设备还早的旧计算机中的图形卡上可以找到类似的功能。

随着小型，紧凑型移动计算设备和电子产品的日益普及，PCB设计中几乎没有通孔组件。因此，PCB设计人员几乎没有理由继续使用包含大通孔的板，因为这些通孔会占用板上的大量空间，而这些空间可用于微通孔，从而更有效地使用通孔。实际上，为了使设计人员保持其电路板较小，应尽可能使用微孔和表面贴装。随着趋势的继续，通孔可能会在未来几年完全淘汰。

2.BGA

当今印刷电路板更流行的设计之一是在球栅阵列（BGA）焊盘上应用过孔，也称为过孔焊盘。在过孔焊盘设计中，过孔位于PCB的BGA焊盘上。该设计之所以流行，是因为它使制造商可以最小化通孔所需的空间。这样，焊盘中通孔允许制造商制造更小的印刷电路板，从而需要更少的空间来路由信号。垫上通孔是当今紧凑型电子和计算设备的最佳技术，制造商已将其设计为适合放在口袋中，有时还可以放在手腕周围。

焊盘内通孔设计特别方便布线，因为这些孔直接连接到位于组件下方的层，从而可以布线信号，而不会超出器件尺寸的范围。

当然，并非所有制造商都接受在BGA焊盘上放置过孔的做法。对于某些PCB制造商而言，主要缺点之一是您必须用纯铜或某些非导电材料覆以铜填充焊盘。否则，焊料将从焊盘上渗出并导致PCB失去连接。

对于某些制造商而言，另一个阻碍因素是通孔需要额外的步骤，这通常是昂贵且费时的。一些设计师根本不希望增加PCB制作的成本。此外，将过孔放入焊盘中时，它会改变所需的钻头直径。

尽管存在这些问题，在BGA焊盘上放置过孔仍具有各种优势。除了成本之外，您还可以使用通孔焊盘制造更小的电路板，并最终制造更小的设备。对于某些现代小工具和移动设备，“垫中通孔”设计可能是您唯一的选择。

在标准的通孔布局中，可以使用阻焊剂以阻止焊料流入通孔。使用焊盘内通孔设计时，您无法使针筒无法注满，因为空气可能会被截留，从而在生产PCB时导致放气。因此，将过孔放置在BGA焊盘上时需要填充。为了使设计正常工作，您还必须具有平坦的平面，因为这将使连接细间距的BGA几乎没有复杂性成为可能。

焊盘内过孔可以填充环氧树脂。这应该在钻孔和电镀步骤之后完成。另一种选择是用铜填充通孔。如果通孔是激光烧蚀的，这将起作用。无论选择哪种方法，都需要确保焊盘足够大以适合孔的直径，并且还具有足够的公差。此外，设计将需要满足IPC 2级和3级标准。

如果您仍然不确定焊盘内通孔是否比标准通孔布局更好，请与PCB制造商联系，看看较新的技术如何改变了他们的电路板。

3.微孔

在PCB设计中，小于150微米的通孔称为微通孔，可用于许多高密度互连（HDI）板上。设计人员更喜欢微孔，因为孔的尺寸很小，与需要更多钻孔的孔相比，它占用的电路板空间要少得多。在微孔中，各层通过镀铜相互连接。

微型过孔的形状为圆锥形，这使得通孔侧面易于镀铜。一条微孔可以穿过两个相邻的层，但不能穿过任何其他层。如果电路板设计需要穿过多层的通孔，则需要相应地堆叠多个微孔。

从制造的角度来看，创建堆叠的微孔可能是一个昂贵且耗时的过程。在需要一个微孔与另一个微孔的板上，最常见的设计将具有两个微孔。就堆叠而言，最终极限是四个微孔。但是，由于成本高昂，很少在PCB制造中使用四个微孔。

堆叠式微孔的另一种选择是交错式微孔，其设置方式类似于楼梯，其中第二个或第三个微孔被放置在上方一个微孔的下方。与堆叠式微孔一样，交错的微孔在多层PCB上生产可能很困难且成本很高。

如果微孔通过电路板的外层进入并在停止前切成内层，则可以视为盲孔。使用盲孔，可以增加印刷电路板上布线的密度。如果必须将外层的信号路由到下层，则盲微通孔特别有利，因为盲微通孔将提供最短的距离。在HDI板上，盲孔可以优化多层板上的空间，例如在具有四层的PCB中，可以在上两层或下两层上放置微孔。

在某些情况下，微孔会穿透两层。符合此描述的盲孔称为跳过孔。但是，制造商不建议使用跳过孔，因为孔的性质会导致电镀复杂化。

连接PCB中两个内层的微孔称为埋入式微孔。为了使掩埋的微孔包含在PCB设计中，必须先钻出包含孔的层，然后再应用外层。使用掩埋的微孔，您可以连接印刷电路板上的两个内层。钻孔可以通过机械工具或激光来完成。

当在PCB上放置微孔时，至关重要的是要注意孔尺寸的长宽比，否则，可能无法正确地电镀该板。

如何确定PCB的正确通孔要求

您为PCB设计选择的过孔类型应基于电路板的尺寸和用途。如果该板是供较旧的大型计算设备使用的，则您可能需要具有符合较早标准的PCB设计，因为任何较新的产品都可能与所讨论的设备不兼容。对于其中一些较旧的设备，您唯一的选择可能是带有通孔组件的更大PCB。

如果您要为较小的设备设计PCB，则实际上没有理由使用通孔组件，因为您将需要在适合该设备的小板上最大化少量空间。例如，如果您的PCB设计只有平方英寸大小，那么您将没有足够的空间容纳大通孔，因为在允许的小空间内传导的信号太多。这种尺寸的电路板最好与盲孔配合使用，这样可以在拇指大小的电路板上短距离之间传递强大的信号。

诚然，由于这种板需要人工，用微孔制造更小的PCB的过程可能需要更多的投入。但是，这些较小的板的优点可以轻松地偿还投入，特别是如果您要销售一种新的突破性设备，而该设备最终可能会成为大卖家。