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AD_PCB:PCB过孔如何选择和说明

2022-10-29 22:04 作者:技术流阿宅  | 我要投稿

在一般的PCB设计中,即没有涉及天线、信号收发这类的对PCB要求不高的场合时,我们进行可以根据平时接触的经验值选择即可。但对我们这些有要求,希望板子完美无缺的人来说,咱们必须的深入了解过孔如何选择这个道道!所以我们的PCB得向高速设计靠近!


过孔是多层PCB 设计中的一个重要因素,一个过孔主要由三部分组成,一是孔;二是孔周围的焊盘区;三是POWER 层隔离区。

过孔的工艺是在过孔的孔壁圆柱面上镀一层金属,用于联通中间各层的铜箔,过孔的上下两面做成焊盘状,直接线路相通(或也可不连)。

PCB过孔结构图示

PCB过孔分类图示

过孔一般分为三类:盲孔、埋孔和通孔。

盲孔——位于PCB的顶层和底层表面,具有一定深度(孔径和孔深按一定的比率),用于表层线路和内层线路的连接。

埋孔——在电路板内层的连接孔(电路板表面看不到)。

通孔——穿过整个电路板,一般做元件的定位安装用。

在一般的PCB设计中,由于过孔的寄生电容和寄生电感对其影响较小,所以在1至4层PCB的过孔设计,通常选用0.305mm(孔径)/0.61mm(焊盘)/1.02mm(POWER隔离区)的过孔。

对特殊要求的信号线,如电源线、地线等,一般用0.41mm/0.81mm/1.32mm的过孔。


过孔寄生电容

过孔寄生电容计算

过孔寄生电感

过孔寄生电感计算


如何使用过孔

为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:

1、从成本和信号质量两方面考虑,选择合理尺寸的过孔大小。必要时可以考虑使用不同尺寸的过孔,比如对于电源或地线的过孔,可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗,而对于信号走线,则可以使用较小的过孔。当然随着过孔尺寸减小,相应的成本也会增加。

2、上面讨论的两个公式可以得出,使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数

3、PCB板上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量不要使用不必要的过孔

4、电源和地的管脚要就近打过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好。可以考虑并联打多个过孔,以减少等效电感

5.在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔,以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然,在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况,也有的时候,我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下,可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽,解决这样的问题除了移动过孔的位置,我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。

6、对于密度较高的高速PCB板,可以考虑使用微型过孔。

PCB过孔处理方式

此处只讲常用的三种处理方式,更多方式可以去嘉立创的下单助手的PCB帮助文档中关于过孔的介绍。

第一种过孔盖油,过孔盖油指的是via过孔的焊环上面不裸露,覆盖油墨,为避免板子使用时有短路等情况,一般会选择过孔盖油,这样既保证了电性能,也避免了使用过程中与其他部件短路的风险。(嘉立创注意: 过孔不宜过大,布线允许及符合电流要求的过孔尽量不要超过0.4mm(最大不要超过0.5mm),若超过0.5mm的生产作业过程中无法保证过孔焊盘能盖住油墨,会出现孔口和孔壁没有油墨的隐患。)

第二种过孔开窗,过孔开窗指的是via过孔的焊环上面裸露,不盖油墨。(嘉立创:表面处理后就是沉金或喷锡(依下单选择的"焊盘喷镀"工艺来) )这种处理方式类似于插件孔的处理方式,插件孔一般都是要开窗上锡的。过孔开窗一般是设计者有特殊需求的时候,就会进行这种处理。如果表面处理是喷锡的话,这样处理的过孔就可以像贴片焊盘一样,可以上锡焊接的。

(嘉立创注意:

过孔(via)不同于插件孔(pad), 过孔焊盘开窗也不用于插件(过孔不管控具体大小,插件孔按+0.13/-0.08MM管控),对于需要插元器件脚的,请依软件规则设计为插件孔并设置焊盘开窗露铜;

大部分的线路板都是过孔盖油的,的确需要过孔开窗的,为避免喷锡时焊盘相连从而短路,需要过孔焊盘边到焊盘边大于0.2MM以上(低于这个值的请采用沉金工艺)。

第三种过孔塞油,过孔塞油指的是指的把过孔全孔塞上油,堵往过孔,这样阻焊环上的油,就不会流入过孔,对孔内用油墨进行塞孔。过孔塞油好的标准是过孔不透光,从孔一面看过去,看不透到另外一面的。

过孔盖油和过孔塞油的区别:过孔盖油指的过孔的焊环上面覆盖油墨,这里这样做的目的是使过孔的焊环边缘部分都有绿油覆盖了,而过孔塞油指的是过孔全孔塞上油墨,堵住过孔,这里指的是孔内都用油墨塞住了,不透光。

过孔盖油和过孔开窗的区别:过孔盖油指的过孔的焊环上面覆盖油墨,这里做的目的是孔的焊环边缘部分都有绿油覆盖了,起到绿油绝缘作用。而过孔开窗与之相反,过孔的焊环上面裸露,不盖油墨。如果做表面处理喷锡的话,焊环这里就类似于贴片焊盘上锡,可以用来焊接作用。

过孔开窗和过孔塞油的区别:一个是过孔焊环裸露,过孔透光出来了,一个是过孔全部覆盖油墨了,且孔内也被油墨塞住了,不透光。

过孔处理的五种形式定义




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