在電子設(shè)備和計(jì)算設(shè)備中，電路由一塊很小的綠板引導(dǎo)，該綠板將各種信號(hào)從控制提示傳輸?shù)狡聊弧＠?，在每個(gè)智能手機(jī)中，都可以在內(nèi)部找到一塊印有各種芯片和組件的印刷電路板（PCB），這些芯片和組件可以為數(shù)千種不同的功能和命令傳遞信號(hào)。每次按觸摸屏上的一個(gè)提示時(shí)，即會(huì)激活內(nèi)部板上的信號(hào)之一。這些信號(hào)大部分通過(guò)PCB通孔傳導(dǎo)。

什么是通孔？

在印刷電路板中，通孔是為了導(dǎo)電而穿過(guò)電路板各層的孔。每個(gè)孔用作導(dǎo)電路徑，電信號(hào)通過(guò)該導(dǎo)電路徑在電路層之間傳遞。通孔穿過(guò)印刷電路板上的不同層。根據(jù)PCB的設(shè)計(jì)，該板可能需要一個(gè)從上到下貫穿所有層的孔?；蛘撸行┩變H穿透頂層或底層，有些則穿過(guò)內(nèi)層。對(duì)于印刷電路板上的過(guò)孔，有多種選擇。

通孔是印刷電路板上最關(guān)鍵的功能之一。因此，它們?cè)陔娐钒逯圃斐杀局姓枷喈?dāng)大的份額。

盡管這些不同類型的過(guò)孔具有相同的基本用途，但在某些PCB設(shè)計(jì)上，一種特定類型的過(guò)孔將比其他類型更適合。本文介紹了PCB設(shè)計(jì)中的不同類型的通孔，以及每個(gè)通孔如何促進(jìn)印刷電路板上的電連接。

通孔的主要類型

取決于PCB層中的位置，過(guò)孔有兩種主要類型：盲孔和埋孔。

在盲孔中，該孔穿透板的頂層或底層，但在任何內(nèi)部層之前停止。盲孔之所以這樣命名，是因?yàn)楫?dāng)您將木板靠在光下時(shí)，您無(wú)法看穿它們。盲孔創(chuàng)建過(guò)程可能很困難，因?yàn)槟仨氈篮螘r(shí)停止鉆入電路板。因此，許多PCB制造商都避免使用這種類型的孔電鍍。

另一類通孔是掩埋孔，可能會(huì)通過(guò)一個(gè)或多個(gè)內(nèi)部層出現(xiàn)。由于掩埋的孔被夾在層之間，因此無(wú)法用肉眼看到。為了使多層板具有盲層，必須在PCB組裝過(guò)程中及早在頂層和底層應(yīng)用到板上之前，先在內(nèi)部層上完成孔電鍍。

無(wú)論在何處放置通孔，它都可能是三種主要類型之一-通孔，焊盤內(nèi)通孔或微通孔。

1.通孔

最明顯的通孔類型是電鍍通孔，它可以穿透多層板中的所有層。通孔通常比盲孔和掩埋孔大，并且用肉眼更容易識(shí)別。當(dāng)您在燈光前舉起板子時(shí)，燈光會(huì)直接穿過(guò)鍍層通孔。通孔也更容易制造，因?yàn)槟梢灾苯鱼@穿所有層，而不像盲孔那樣，必須小心鉆出孔的深度。

自20世紀(jì)中葉以來(lái)，通孔技術(shù)已取代點(diǎn)對(duì)點(diǎn)構(gòu)造，一直存在。在1950年代和1980年代之間，通孔是最常見的，當(dāng)時(shí)在印刷電路板上發(fā)現(xiàn)的幾乎所有功能都都附接到通孔。

在通孔技術(shù)的早期，PCB的走線僅印刷在頂部。隨著技術(shù)的進(jìn)步，印刷出現(xiàn)在兩面。最終，多層板投入使用。此時(shí)，將通孔更新為鍍通孔，以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)電層之間的接觸。如今，電鍍通孔用于連接PCB中的不同層。通孔通常用于簡(jiǎn)化帶引線的組件。軸向引線的組件穿過(guò)這些孔放置，并用于跨較小的空間連接。

在1990年代和2000年代用于計(jì)算機(jī)塔的大型主板上經(jīng)?？梢钥吹酵?。在插入這些舊主板的舊外圍組件互連（PCI）卡中也可以看到帶有通孔組件的PCB。例如，連接到塔內(nèi)PCI插槽的聲卡通常會(huì)具有通過(guò)通孔連接到板上的組件。在比今天的多合一平板設(shè)備還早的舊計(jì)算機(jī)中的圖形卡上可以找到類似的功能。

隨著小型，緊湊型移動(dòng)計(jì)算設(shè)備和電子產(chǎn)品的日益普及，PCB設(shè)計(jì)中幾乎沒(méi)有通孔組件。因此，PCB設(shè)計(jì)人員幾乎沒(méi)有理由繼續(xù)使用包含大通孔的板，因?yàn)檫@些通孔會(huì)占用板上的大量空間，而這些空間可用于微通孔，從而更有效地使用通孔。實(shí)際上，為了使設(shè)計(jì)人員保持其電路板較小，應(yīng)盡可能使用微孔和表面貼裝。隨著趨勢(shì)的繼續(xù)，通孔可能會(huì)在未來(lái)幾年完全淘汰。

2.BGA

當(dāng)今印刷電路板更流行的設(shè)計(jì)之一是在球柵陣列（BGA）焊盤上應(yīng)用過(guò)孔，也稱為過(guò)孔焊盤。在過(guò)孔焊盤設(shè)計(jì)中，過(guò)孔位于PCB的BGA焊盤上。該設(shè)計(jì)之所以流行，是因?yàn)樗怪圃焐炭梢宰钚』姿璧目臻g。這樣，焊盤中通孔允許制造商制造更小的印刷電路板，從而需要更少的空間來(lái)路由信號(hào)。墊上通孔是當(dāng)今緊湊型電子和計(jì)算設(shè)備的最佳技術(shù)，制造商已將其設(shè)計(jì)為適合放在口袋中，有時(shí)還可以放在手腕周圍。

焊盤內(nèi)通孔設(shè)計(jì)特別方便布線，因?yàn)檫@些孔直接連接到位于組件下方的層，從而可以布線信號(hào)，而不會(huì)超出器件尺寸的范圍。

當(dāng)然，并非所有制造商都接受在BGA焊盤上放置過(guò)孔的做法。對(duì)于某些PCB制造商而言，主要缺點(diǎn)之一是您必須用純銅或某些非導(dǎo)電材料覆以銅填充焊盤。否則，焊料將從焊盤上滲出并導(dǎo)致PCB失去連接。

對(duì)于某些制造商而言，另一個(gè)阻礙因素是通孔需要額外的步驟，這通常是昂貴且費(fèi)時(shí)的。一些設(shè)計(jì)師根本不希望增加PCB制作的成本。此外，將過(guò)孔放入焊盤中時(shí)，它會(huì)改變所需的鉆頭直徑。

盡管存在這些問(wèn)題，在BGA焊盤上放置過(guò)孔仍具有各種優(yōu)勢(shì)。除了成本之外，您還可以使用通孔焊盤制造更小的電路板，并最終制造更小的設(shè)備。對(duì)于某些現(xiàn)代小工具和移動(dòng)設(shè)備，“墊中通孔”設(shè)計(jì)可能是您唯一的選擇。

在標(biāo)準(zhǔn)的通孔布局中，可以使用阻焊劑以阻止焊料流入通孔。使用焊盤內(nèi)通孔設(shè)計(jì)時(shí)，您無(wú)法使針筒無(wú)法注滿，因?yàn)榭諝饪赡軙?huì)被截留，從而在生產(chǎn)PCB時(shí)導(dǎo)致放氣。因此，將過(guò)孔放置在BGA焊盤上時(shí)需要填充。為了使設(shè)計(jì)正常工作，您還必須具有平坦的平面，因?yàn)檫@將使連接細(xì)間距的BGA幾乎沒(méi)有復(fù)雜性成為可能。

焊盤內(nèi)過(guò)孔可以填充環(huán)氧樹脂。這應(yīng)該在鉆孔和電鍍步驟之后完成。另一種選擇是用銅填充通孔。如果通孔是激光燒蝕的，這將起作用。無(wú)論選擇哪種方法，都需要確保焊盤足夠大以適合孔的直徑，并且還具有足夠的公差。此外，設(shè)計(jì)將需要滿足IPC 2級(jí)和3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。

如果您仍然不確定焊盤內(nèi)通孔是否比標(biāo)準(zhǔn)通孔布局更好，請(qǐng)與PCB制造商聯(lián)系，看看較新的技術(shù)如何改變了他們的電路板。

3.微孔

在PCB設(shè)計(jì)中，小于150微米的通孔稱為微通孔，可用于許多高密度互連（HDI）板上。設(shè)計(jì)人員更喜歡微孔，因?yàn)榭椎某叽绾苄?，與需要更多鉆孔的孔相比，它占用的電路板空間要少得多。在微孔中，各層通過(guò)鍍銅相互連接。

微型過(guò)孔的形狀為圓錐形，這使得通孔側(cè)面易于鍍銅。一條微孔可以穿過(guò)兩個(gè)相鄰的層，但不能穿過(guò)任何其他層。如果電路板設(shè)計(jì)需要穿過(guò)多層的通孔，則需要相應(yīng)地堆疊多個(gè)微孔。

從制造的角度來(lái)看，創(chuàng)建堆疊的微孔可能是一個(gè)昂貴且耗時(shí)的過(guò)程。在需要一個(gè)微孔與另一個(gè)微孔的板上，最常見的設(shè)計(jì)將具有兩個(gè)微孔。就堆疊而言，最終極限是四個(gè)微孔。但是，由于成本高昂，很少在PCB制造中使用四個(gè)微孔。

堆疊式微孔的另一種選擇是交錯(cuò)式微孔，其設(shè)置方式類似于樓梯，其中第二個(gè)或第三個(gè)微孔被放置在上方一個(gè)微孔的下方。與堆疊式微孔一樣，交錯(cuò)的微孔在多層PCB上生產(chǎn)可能很困難且成本很高。

如果微孔通過(guò)電路板的外層進(jìn)入并在停止前切成內(nèi)層，則可以視為盲孔。使用盲孔，可以增加印刷電路板上布線的密度。如果必須將外層的信號(hào)路由到下層，則盲微通孔特別有利，因?yàn)槊の⑼讓⑻峁┳疃痰木嚯x。在HDI板上，盲孔可以優(yōu)化多層板上的空間，例如在具有四層的PCB中，可以在上兩層或下兩層上放置微孔。

在某些情況下，微孔會(huì)穿透兩層。符合此描述的盲孔稱為跳過(guò)孔。但是，制造商不建議使用跳過(guò)孔，因?yàn)榭椎男再|(zhì)會(huì)導(dǎo)致電鍍復(fù)雜化。

連接PCB中兩個(gè)內(nèi)層的微孔稱為埋入式微孔。為了使掩埋的微孔包含在PCB設(shè)計(jì)中，必須先鉆出包含孔的層，然后再應(yīng)用外層。使用掩埋的微孔，您可以連接印刷電路板上的兩個(gè)內(nèi)層。鉆孔可以通過(guò)機(jī)械工具或激光來(lái)完成。

當(dāng)在PCB上放置微孔時(shí)，至關(guān)重要的是要注意孔尺寸的長(zhǎng)寬比，否則，可能無(wú)法正確地電鍍?cè)摪濉?/span>

如何確定PCB的正確通孔要求

您為PCB設(shè)計(jì)選擇的過(guò)孔類型應(yīng)基于電路板的尺寸和用途。如果該板是供較舊的大型計(jì)算設(shè)備使用的，則您可能需要具有符合較早標(biāo)準(zhǔn)的PCB設(shè)計(jì)，因?yàn)槿魏屋^新的產(chǎn)品都可能與所討論的設(shè)備不兼容。對(duì)于其中一些較舊的設(shè)備，您唯一的選擇可能是帶有通孔組件的更大PCB。

如果您要為較小的設(shè)備設(shè)計(jì)PCB，則實(shí)際上沒(méi)有理由使用通孔組件，因?yàn)槟鷮⑿枰谶m合該設(shè)備的小板上最大化少量空間。例如，如果您的PCB設(shè)計(jì)只有平方英寸大小，那么您將沒(méi)有足夠的空間容納大通孔，因?yàn)樵谠试S的小空間內(nèi)傳導(dǎo)的信號(hào)太多。這種尺寸的電路板最好與盲孔配合使用，這樣可以在拇指大小的電路板上短距離之間傳遞強(qiáng)大的信號(hào)。

誠(chéng)然，由于這種板需要人工，用微孔制造更小的PCB的過(guò)程可能需要更多的投入。但是，這些較小的板的優(yōu)點(diǎn)可以輕松地償還投入，特別是如果您要銷售一種新的突破性設(shè)備，而該設(shè)備最終可能會(huì)成為大賣家。