過孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一，電路板上的孔，連接不同層之間的線路，把電路板從平面結(jié)構(gòu)變成立體結(jié)構(gòu)。單層線路想不交叉太難了，雙層或更多層線路，必須通過過孔來連接。通過孔壁上的銅，聯(lián)通上下層的電路銅線。單層 PCB，有些時候無法布線，必須通過過孔換層。從設(shè)計的角度來看，一個過孔主要由兩個部分組成，一是中間的鉆孔(drill hole);二是鉆孔周圍的焊盤區(qū)，這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。過孔示意圖如圖1所示。
圖1 過孔示意圖
1.孔的分類
電路板上的孔通常可以分為盲孔、埋孔和通孔三類。如圖2所示
通孔：貫穿整個PCB板，孔的兩面都能看見。
盲孔：連接表層和內(nèi)層，即孔的其中一面是連接底層或者頂層的，孔只能看到一面。
埋孔：連接內(nèi)層的孔，四層板及以上才有，孔的兩面都看不到。
圖2 過孔分類
2.設(shè)計規(guī)則
(1)全通過孔內(nèi)徑原則上要求0.2mm(8mil)及以上，外徑的是0.4mm(16mil)以上，有困難地方必須控制在外徑為0.35mm(14mil);
注意：按照經(jīng)驗PCB常用過孔尺寸的內(nèi)徑和外徑的大小一般遵循X*2±2mil(X表示內(nèi)徑大小)。比如8mil內(nèi)徑大小的過孔可以設(shè)計成8/14mil、8/16mil或者8/18mil;比如12mil的過孔可以設(shè)計為12/22mil、12/24mil、12/26mil;
(2)BGA在0.65mm及以上的設(shè)計建議不要用到埋盲孔，成本會大幅度增加。用到埋盲孔的時候一般采用一階盲孔即可(TOP層-L2層或BOTTOM-負(fù)L2)，過孔內(nèi)徑一般為0.1mm(4mil)，外徑為0.25mm(10mil)，如圖3所示。
圖3 階盲孔示意
(3)過孔不能放置在小于0402電阻容焊盤大小的焊盤上;理論上放置在焊盤上引線電感小，但是生產(chǎn)的時候，錫膏容易進(jìn)去過孔，造成錫膏不均勻造成器件立起來的現(xiàn)象(‘立碑’現(xiàn)象)。一般推薦間距為4-8mil，如圖4。
圖4 過孔到焊盤打孔示意
(4)過孔與過孔之間的間距不宜過近，鉆孔容易引起破孔，一般要求孔間距0.5mm及以上，0.35mm-0.4mm極力避免，0.3mm及以下禁止，如圖5所示。
圖5 過孔與過孔之間的間距
(5)如圖6，除散熱過孔外，≤0.5mm的過孔，需塞孔蓋油(內(nèi)徑是0.4mm內(nèi)需堵孔)。
1)特別是有金屬外殼的器件，本體下原則不打過孔，打了過孔的一定塞孔蓋油，以免造成外殼與過孔短路。
2)根據(jù)生產(chǎn)商反饋，會經(jīng)常提到BGA下過孔離焊盤太近，需要移動過孔。這種情況都是由于過孔不是距BGA焊盤等距造成的，由于目前BAG下過孔、測試孔的位置不與BGA各焊盤等距是一種常態(tài)，PCB設(shè)計人員對此也不重視，導(dǎo)致工程問題不斷，對焊接質(zhì)量也是一種隱患。因此，我們直接推薦打孔打到兩焊盤的中心位置，特別是BGA里面由于Pitch間距較小，打孔之后也需要對BGA下的過孔塞孔蓋油，以免容易造成BGA球連錫短路。
圖6 過孔應(yīng)用情景
(6)耳機(jī)端子、按鍵、FPC等固定焊盤為防焊盤銅皮掉落，在條件允許的情況下焊盤打1-2個過孔(過孔均勻放置)，可以有效提高“固定性”，如圖7。
圖7 固定焊盤過孔的放置
(7)扇孔
在PCB設(shè)計中過孔的扇出很重要，扇孔的方式會影響到信號完整性、平面完整性、布線的難度，以至于影響到生產(chǎn)的成本。
1)常規(guī)CHIP器件的扇孔推薦及缺陷做法，如圖8所示，可以看出推薦做法可以在內(nèi)層兩孔之間過線，參考平面也不會被割裂，反之不推薦做法增加了走線難度，也把參考平面割裂，破壞平面完整性。
圖8 常規(guī)CHIP器件扇出方式對比
同樣，這個樣的器件扇孔方式適用于打孔換層的情景，如圖9所示。
圖9 打孔換層應(yīng)用情景
2)BGA扇孔方式
BGA扇孔同樣過孔不宜打孔在焊盤上，推薦打孔在兩個焊盤的中間位置。很多工程師為了出線方便隨意挪動BGA里面過孔的位置甚至打在焊盤上面，如圖10所示，造成BGA區(qū)域過孔不規(guī)則易造成后期焊接虛焊的問題，同時可能破壞平面完整性。
圖10 BGA盤中孔示例
3.注意事項
孔徑盡量大一些：小孔要用小鉆頭，小鉆頭價格高，對板廠要求也高。如果電路板面積較大，甚至可以用0.5mm內(nèi)徑的機(jī)械孔。
盡量不用激光孔：即盡量不使用激光孔。帶有一層激光孔的電路板，比不帶激光孔的貴30%(一階板)。帶有2層激光孔的，比1層激光孔的再貴30%(二階板)。
其他更貴的設(shè)計：過孔工藝越復(fù)雜，電路板價格越高，最便宜的和最貴的相差幾十倍以上。像0.2mm的機(jī)械孔比0.3mm的機(jī)械孔電路板貴20%左右;2層激光孔重疊的疊孔板，比2層激光孔交錯的錯孔板貴20%以上;蘋果手機(jī)喜歡用的任意層互聯(lián)板比普通只有機(jī)械孔的電路板貴10倍以上(全板都是重疊激光孔)。
以上就是PCB過孔的設(shè)計規(guī)范介紹了。當(dāng)然，在設(shè)計時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況，也有的時候，可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下，可能會導(dǎo)致在鋪銅層形成一個隔斷回路的斷槽，解決這樣的問題除了移動過孔的位置，還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小。
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