通孔类型

在电子设备和计算设备中，电路由一个微型绿板引导，该绿板将各种信号从控制提示传输到屏幕。例如，在每部智能手机中，都可以在内部找到一块印刷电路板 (PCB)，其中包含各种芯片和组件，这些芯片和组件为数千种不同的功能和命令传导信号。每次按下触摸屏上的提示之一时，都会激活内部板上的信号之一。这些信号大部分是通过PCB过孔传导的。

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什么是过孔？

在印刷电路板中，通孔是为了导电而穿过电路板层的孔。每个孔用作电信号在电路层之间传递的导电路径。通孔穿过印刷电路板上的不同层。根据 PCB 的设计，电路板可能需要一个从上到下贯穿所有层的孔。或者，一些通孔仅穿透顶层或底层，而一些通过内层放置。印刷电路板上的过孔有多种选择。

通孔是印刷电路板上最重要的特征之一。因此，它们在电路板制造成本中占据了相当大的份额。

尽管这些不同类型的通孔具有相同的基本目的，但在某些 PCB 设计中，一种特定类型的通孔将比其他通孔更适合。本文介绍了 PCB 设计中不同类型的过孔，以及每种过孔如何促进印刷电路板上的电气连接。

过孔的主要类型

通孔主要分为两类，具体取决于它们在 PCB 层中的位置——盲孔和埋孔。

在盲孔中，孔穿透电路板的顶层或底层，但在任何内层之前停止。盲孔之所以这样命名，是因为当您将木板举到灯光下时，您无法看穿它们。创建盲孔的过程可能很困难，因为您必须知道何时停止钻入电路板。因此，许多PCB制造商避免使用这种类型的孔电镀。

另一种类型的通孔是埋孔，它可能通过一个或多个内部层出现。由于埋孔夹在层间，肉眼是看不到的。对于具有盲层的多层板，必须在 PCB 组装过程中尽早完成内层的孔电镀，然后再将顶层和底层应用到板上。

无论在哪里放置过孔，它都可能是三种主要类型之一：

• 通孔
• 通过键盘输入
• 微孔。

1。通孔

最明显的过孔类型是电镀通孔，它贯穿多层板中的所有层。通孔通常比盲孔和埋孔大，也更容易用肉眼识别。当您在灯光前举起一块板时，灯光将直接穿过电镀通孔。通孔也更容易制作，因为您可以直接钻穿所有层，这与盲孔不同，在盲孔中您必须小心孔的深度。

自 20 世纪中叶取代点对点结构以来，通孔技术就出现了。通孔在 1950 年代和 1980 年代之间最为常见，当时印刷电路板上的几乎所有特征都连接到通孔上。

在通孔技术的早期，PCB 的轨道只印在顶部。随着技术的进步，印刷出现在两面。最终，多层板开始使用。此时，通孔已更新为电镀通孔，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。通孔通常用于方便带有引线的组件。轴向引线元件通过这些孔放置，用于跨短空间连接。

在 1990 和 2000 年代计算机塔中使用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 插槽的声卡通常具有通过通孔连接到板上的组件。类似的功能可以在比今天的一体式平板设备更早的旧电脑的显卡上找到。

随着小型、紧凑的移动计算设备和电子产品的日益普及，PCB 的设计中几乎没有通孔组件（如果有的话）。因此，PCB 设计人员几乎没有其他理由继续使用包含大通孔的电路板，因为这些会占用电路板上的大量空间，而这些空间可以通过微孔更有效地使用。事实上，为了让设计人员保持他们的电路板小，应该尽可能地使用微孔和表面贴装。随着这一趋势的继续，通孔可能会在未来几年内完全被淘汰。

2。 Via-in-Pad

当今更流行的印刷电路板设计之一涉及在球栅阵列 (BGA) 焊盘上应用通孔，也称为焊盘中通孔。在焊盘中过孔设计中，过孔放置在 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大限度地减少通孔所需的空间。因此，焊盘中的过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。 Via-in-pad 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可以放入口袋，有时可以放在手腕上。

via-in-pad 设计特别便于布线，因为这些孔直接连接到组件下方的层，从而可以在不存在超出设备封装周边的风险的情况下路由信号。

诚然，并非所有制造商都接受在 BGA 焊盘上放置过孔的做法。一些 PCB 制造商的主要缺点之一是您必须用纯铜或一些覆有铜的非导电材料填充焊盘。否则，焊料会从焊盘上渗出，导致 PCB 失去连接性。

对于一些制造商来说，另一个令人望而却步的因素是，通孔需要额外的步骤，这通常既昂贵又耗时。一些设计人员根本不希望增加 PCB 创建成本。此外，当您在焊盘中放置过孔时，它会改变所需的钻孔直径。

尽管存在这些问题，但在 BGA 焊盘上放置通孔仍有各种优势。撇开成本不谈，您可以使用焊盘中的过孔制造更小的电路板，最终制造更小的设备。对于某些现代小工具和移动设备，pad-in-pad 设计可能是您唯一的选择。

在标准通孔布局中，可以应用阻焊层来阻止焊料流入通孔。使用焊盘中的通孔设计，您不能让桶内没有填充物，因为空气可能会被困住，从而在 PCB 生产过程中导致气体逸出。因此，放置在 BGA 焊盘上时需要填充过孔。要使设计工作，您还必须有一个平坦的平面，因为这样可以连接细间距 BGA，而几乎没有任何复杂性。

可以用环氧树脂填充焊盘内通孔。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。如果通孔被激光烧蚀，这将起作用。无论您选择哪种方法，您都需要确保焊盘对于孔的直径足够大，并且还具有足够的公差。此外，该设计还需要满足 IPC 2 类和 3 类标准。

如果您仍然怀疑 via-in-pad 是否是比标准过孔布局更好的选择，您应该咨询 PCB 制造商，了解新技术如何改变他们的电路板。

3。微孔

在 PCB 设计中，小于 150 微米的通孔称为微通孔，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，它在板上占用的空间要少得多。在微孔中，各层通过镀铜相互连接。

微孔形成锥形，这使得通孔侧面很容易镀铜。微孔可以穿过两个相邻的层，但不能更远。如果电路板设计需要通过多层的通孔，则需要相应地堆叠多个微通孔。

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。在需要一个微孔覆盖另一个的电路板上，最常见的设计将具有两个微孔。就堆叠而言，极限是四个微孔。然而，由于成本高，四个微孔在PCB制造中很少应用。

堆叠微孔的另一种选择是交错式微孔，它像楼梯一样设置，第二个或第三个微孔被放置在上面的下方。与堆叠式微孔一样，在多层 PCB 上生产交错式微孔既困难又昂贵。

如果微孔通过电路板的外层进入并在停止之前切入内层，则可以称为盲微孔。使用盲孔微孔，您可以增加印刷电路板上的布线密度。如果必须将外层上的信号路由到下层，则盲微孔特别有利，因为盲微孔将提供最短距离。在 HDI 板上，盲孔微孔可以优化多层板中的空间，例如在具有四层的 PCB 中，微孔可以放置在顶部两层或底部两层。

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。对于要包含在 PCB 设计中的掩埋微孔，必须先钻出包含孔的层，然后再应用外层。使用埋入式微孔，您可以连接印刷电路板上的两个内层。钻孔可以用机械工具完成，也可以用激光完成。

在PCB上放置微孔时，一定要注意孔尺寸的纵横比，否则可能无法正确电镀电路板。

如何为您的 PCB 确定正确的过孔要求

您为 PCB 设计选择的过孔类型应基于电路板的尺寸和用途。如果该板用于较旧、较大的计算设备，您可能需要采用符合旧标准的 PCB 设计，因为任何较新的设备都可能与相关设备不兼容。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。

如果您正在为较小的设备设计 PCB，则确实没有理由使用通孔组件，因为您需要最大限度地利用小板上适合设备的少量空间。例如，如果您的 PCB 设计尺寸仅为 1 平方英寸，那么您将没有足够的空间来放置大的通孔，因为在允许的少量空间内将有太多的信号无法传导。这种尺寸的电路板最好使用盲孔微孔，它可以在拇指大小的电路板上短距离传递强大的信号。

诚然，由于此类电路板需要大量劳动力，制造带有微孔的较小 PCB 的过程可能需要更多的投资。但是，这些小型电路板的优势可以很容易地收回投资，尤其是当您正在营销一种可能最终成为大卖家的全新突破性设备时。

Millennium Circuits 的 PCB 产品和服务

在印刷电路板的设计方面，有一系列过孔可供选择，例如盲孔和埋孔微孔。在当今较小的 PCB 上，微通孔可以为设备配备众多功能，并提供超过 20 年前常见的较大通孔组件的性能能力的速度和处理能力。为了生产出最紧凑、最优化的 PCB 设计，拥有一支能够将这些部件组合在一起的团队至关重要。如需 PCB 产品和服务的报价，请联系 Millennium Circuits。