博客作者：Tara Dunn

坦率地說(shuō)，在印刷電路板設(shè)計(jì)中談及過(guò)孔結(jié)構(gòu)時(shí)，人們很容易迷失在各種術(shù)語(yǔ)中。堆疊過(guò)孔、交錯(cuò)式過(guò)孔、填充過(guò)孔、盤中孔、盲孔、埋孔……這個(gè)列表還在繼續(xù)。在一切聚焦于小型化和高密度設(shè)計(jì)的情況下，人們很容易傾向于默認(rèn)選擇最小、最緊湊的方案。但現(xiàn)實(shí)是：如果您選擇的過(guò)孔結(jié)構(gòu)沒(méi)有考慮可靠性和可制造性，那么您可能解決了一個(gè)問(wèn)題，卻引發(fā)了更多問(wèn)題。

本文并非要深入探討Ultra HDI工藝或2密耳以下的過(guò)孔直徑——我們?cè)谥暗奈恼轮幸呀?jīng)討論過(guò)。本文旨在退后一步，思考一個(gè)問(wèn)題："對(duì)于這塊電路板、這組材料以及這種制造工藝，什么樣的過(guò)孔結(jié)構(gòu)才是合理的？"

切勿孤立地選擇過(guò)孔類型

設(shè)計(jì)印刷電路板過(guò)孔并非一個(gè)"一刀切"的決定。在六層汽車?yán)走_(dá)板上適用的方案，并不能直接照搬到剛?cè)峤Y(jié)合醫(yī)療設(shè)備或多層通信模塊上。在CAD軟件中看起來(lái)完美的設(shè)計(jì)，在制造階段可能會(huì)讓人頭疼（甚至無(wú)法實(shí)現(xiàn)）。

盤中孔？對(duì)于較小間距的BGA很好，但需準(zhǔn)備好進(jìn)行銅填充和平面化處理。

交錯(cuò)式微孔？是HDI構(gòu)建的首選，提供更大的布線自由度。

堆疊過(guò)孔？在緊湊空間中有用，但需要銅填充和電鍍加固來(lái)保證可靠性。

關(guān)鍵結(jié)論是什么？選擇既符合您布線需求，又契合您制造合作伙伴能力的過(guò)孔策略。

理解過(guò)孔可靠性的要素

我們都希望高密度設(shè)計(jì)能高效利用空間。但如果您沒(méi)有考慮過(guò)孔在熱循環(huán)、回流焊和現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行期間的可靠性，那可能是在自找麻煩。

一個(gè)可靠的過(guò)孔應(yīng)具備以下特點(diǎn)：

鍍層完整，銅厚均勻一致

在鉆孔和電鍍工藝的縱橫比限制范圍內(nèi)

無(wú)空隙或過(guò)度蝕刻

具有機(jī)械支撐，特別是堆疊過(guò)孔

不要只追求更小的過(guò)孔。要追求更好的過(guò)孔，并確保您的制造商有能力實(shí)現(xiàn)您偏好的方案。

HDI與標(biāo)準(zhǔn)過(guò)孔：何時(shí)需要升級(jí)

這里有一個(gè)簡(jiǎn)單的參考框架：

過(guò)孔：適用于簡(jiǎn)單電路板和在整個(gè)疊層中進(jìn)行層間連接。

盲孔/埋孔：有助于保持布線的局部化，但制造更復(fù)雜。

微孔：HDI所必需；為小間距元件和更緊湊的布線打開了大門。

堆疊微孔：在HDI、Ultra-HDI或空間受限的設(shè)計(jì)中用于垂直布線非常有效，但需要付出代價(jià)，包括成本、工藝復(fù)雜性和可靠性方面的考量。

何時(shí)應(yīng)該轉(zhuǎn)向堆疊過(guò)孔或微孔？當(dāng)您的設(shè)計(jì)約束要求如此，并且您的版圖無(wú)法通過(guò)其他方式實(shí)現(xiàn)性能或密度目標(biāo)時(shí)。

如果您只是為了節(jié)省空間，但仍在使用相對(duì)較大間距的元件，那么您很可能可以采用更傳統(tǒng)的策略。

銅填充

銅填充過(guò)孔不僅僅是為了美觀。它們能增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，改善熱性能，并消除在盤中孔應(yīng)用中可能影響焊點(diǎn)質(zhì)量的空隙。

但銅填充也會(huì)增加成本和時(shí)間。它需要專用設(shè)備，并且必須納入疊層和層壓計(jì)劃中。并非所有加工商都能提供這項(xiàng)服務(wù)。

提示：僅在應(yīng)用要求時(shí)指定銅填充過(guò)孔，例如堆疊過(guò)孔、熱關(guān)鍵區(qū)域或高速信號(hào)路徑。否則，在合適的情況下堅(jiān)持使用樹脂填充或覆蓋膜封蓋的過(guò)孔。

鉆孔約束與縱橫比

當(dāng)您涉及更厚的疊層或更緊湊的設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)注意，縱橫比較高的過(guò)孔更難實(shí)現(xiàn)可靠的電鍍。過(guò)孔允許的最大縱橫比將是用于制造該過(guò)孔的鉆孔直徑的函數(shù)。大多數(shù)制造商對(duì)于機(jī)械鉆孔（低至6-8密耳直徑的過(guò)孔）能夠處理最高8:1的縱橫比比較放心，但更大直徑的過(guò)孔可以具有更高的縱橫比。

切勿跳過(guò)與制造商的溝通

如果您正在使用非常小的過(guò)孔（6或7密耳），或者如果您需要堆疊/交錯(cuò)/HDI過(guò)孔，請(qǐng)?jiān)谧罱K確定您的過(guò)孔策略之前與您的制造商溝通，尤其是在開始使用新的過(guò)孔結(jié)構(gòu)時(shí)。他們知道在他們的工藝中什么方案是可行的。他們可以告訴您堆疊微孔是否現(xiàn)實(shí)，或者您是否過(guò)于逼近電鍍極限。他們甚至可能提出滿足您性能目標(biāo)的低成本替代方案。

在設(shè)計(jì)過(guò)程早期進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)短的電話或郵件溝通，可以在原型制作和返工中節(jié)省數(shù)天甚至數(shù)周的時(shí)間。

總結(jié)

過(guò)孔設(shè)計(jì)不僅僅是將更多連接塞進(jìn)更小的空間。它關(guān)乎構(gòu)建一個(gè)能夠支撐您的設(shè)計(jì)目標(biāo)并在制造過(guò)程中保持穩(wěn)固的結(jié)構(gòu)。

因此，下次當(dāng)您進(jìn)行層間連接設(shè)計(jì)時(shí)，請(qǐng)停下來(lái)自問(wèn)：

這種過(guò)孔結(jié)構(gòu)是否與我的疊層和材料相匹配？

我的制造合作伙伴能可靠地制造這個(gè)嗎？

我是否過(guò)于注重密度而忽略了可靠性？

最好的過(guò)孔并不總是最小的那個(gè)，而是那個(gè)能讓您的電路板一次就做對(duì)的過(guò)孔。

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