【技術(shù)方案】從制程的角度看如何選擇合適的PCB過孔尺寸

過孔(Via)，也被稱為金屬化孔，雙面和多層電路板中不可或缺的存在。

為了連通各層之間相同網(wǎng)絡(luò)的導(dǎo)線或者平面，需要在不同層面之間導(dǎo)線或銅箔平面的交匯處鉆上一個過孔，在孔壁內(nèi)通過電鍍的方式鍍上銅箔，讓導(dǎo)線通過這個金屬化的過孔連接到一起，可以說作用是非常大了。

相對于插件元器件的焊盤來說，過孔是沒有助焊層的，即一般情況下過孔的焊盤是覆蓋著絕緣油墨的。

當然，也有一些工藝比較粗糙的廠家直接把過孔焊盤裸露，這樣在元器件焊接時，特別是在自動SMT線上，錫珠等其它雜質(zhì)可能會附著其上，導(dǎo)致短路現(xiàn)象的出現(xiàn)。

在多層板中，過孔不僅可以是通孔，還有盲孔和埋孔。

通孔，即過孔穿通電路板的所有走線層，當然，也就可以連接所有電氣層的走線。

盲孔，從表層走線連接到內(nèi)層走線的過孔，可以從其中一面看到，但是另外一面看不到。

埋孔，內(nèi)層之間走線層相連接的過孔，埋孔之所以叫埋孔，是因為它是埋在電路板內(nèi)部的，這種孔在電路板表面是看不到的。

通孔通常為機械鉆孔，盲孔往往需要打在焊盤上，所以尺寸較小，通常為激光鉆孔，埋孔則兩種形式可能兼有。

注意：多層板盲埋孔需要考慮電路板的制造工藝和疊層設(shè)計，根據(jù)盲埋孔穿層的不同還分為一階、二階和多階盲埋孔，階數(shù)越多，制造工藝就越復(fù)雜，成本也會非常大幅度的提升；所以如果電路板必須要用到盲埋孔，在設(shè)計之前如果您對多層板制造工藝不了解，請先與制造廠家聯(lián)系，選擇合適的疊層結(jié)構(gòu)。

過孔的主要參數(shù)有內(nèi)徑，即鉆孔尺寸；外徑，即焊盤尺寸；孔壁銅厚，即孔內(nèi)電鍍銅的厚度。

那么我們?nèi)绾螢殡娐钒迳系你@孔選擇合適的參數(shù)——鉆孔尺寸與銅箔厚度呢？

大部分新入行的layout工程師可能都會說，根據(jù)PCB制造行業(yè)的工藝能力選擇的。

網(wǎng)上搜一下，機械過孔最小可以做到0.2mm，所以我就選擇0.2mm作為我的過孔尺寸了。

乍一看似乎沒有問題，然而換個角度，我們都知道PCB Layout關(guān)于布線有一條很重要的規(guī)則，兩點之間走線最短，請問您有嚴格按照這個去審核您的設(shè)計嗎？

如果走線都可以不是最短，那為什么過孔要選擇最小呢？

行業(yè)制程能力是可以做到最小0.2mm的孔徑，然而那是有很多條件限制的，比如板材厚度1.0mm以內(nèi)，您的板子要求是1.6mm，甚至2.0mm，您也選擇0.2的孔徑，這種情況下生產(chǎn)會導(dǎo)致數(shù)控鉆頭的損壞和嚴重浪費，成品率低，制造成本可能因為過孔太小而翻倍增加，甚至無法生產(chǎn)……

即使您的板材厚度符合要求，我們再看一看生產(chǎn)線的實際情況。

電路板的生產(chǎn)工序是先開料、鉆孔、經(jīng)過多道工序后覆導(dǎo)電膜、電鍍……讓孔內(nèi)均勻的分布符合厚度的銅箔。

如果您選擇的是內(nèi)徑0.2mm的過孔，那么從制造工藝上來說，因為導(dǎo)電膜和電鍍銅需要占用一部分空間，為了達到成品孔徑0.2mm，需要選用大于0.2mm的數(shù)控鉆頭，一般選用0.25mm尺寸的鉆頭實現(xiàn)0.2mm的成品尺寸。

如果板子密度比較大，過孔周圍有走線或者銅箔，而他們的間距小于數(shù)控鉆頭的尺寸，為了鉆孔，工廠將會不得不對您的gerber做必要的處理，負責(zé)任的廠家會幫您把周圍的走線移開，不負責(zé)的廠家直接削銅，如此您精心設(shè)計的走線路徑、走線寬度和走線間距可能都會因為制造而改變，結(jié)果就是做出來的電路板達不到設(shè)計要求，硬件調(diào)試結(jié)果不符合設(shè)計初衷……

到最后，反應(yīng)在產(chǎn)品上就會出現(xiàn)各種莫名其妙的問題，而您還不知道這一切都是源于您當初想當然的一個參數(shù)選擇……

呃，這難道就是傳說中的蝴蝶效應(yīng)？

PCB layout真的不僅僅是苦力活，硬件工程師都會被逼成干苦力活的哲學(xué)家有木有？

所以，為了確保我們PCB產(chǎn)品的成品率和低成本，在PCB Layout的參數(shù)設(shè)置方面，盡量不要挑戰(zhàn)制造的工藝極限，至于科技進步、社會發(fā)展的工作交給相應(yīng)的設(shè)備廠商去完成就好，我們只要我的產(chǎn)品被制造出來時是符合設(shè)計要求的。

那么，如何設(shè)置我們的過孔參數(shù)？

首先，咨詢合作的供應(yīng)商，工廠會給您合適的建議，在工廠建議的基礎(chǔ)上適當增加0.1-0.2mm，防止以后需要降成本時因為工藝限制而不能更換供應(yīng)商；

其次，根據(jù)項目的實際情況，對于PCB空間密度很高的板，寧愿增加板層，因為合理的板層增加和布局布線可以讓產(chǎn)品的電磁兼容性（EMC）變好；

第三，對于需要通過大電流的POWER、GND過孔，尺寸再適當增加0.1-0.2mm（主要為擴大過孔銅箔面積，等同于過孔走線加寬），同時使用多過孔連接的方式；

最后，從當前行業(yè)工藝和性價比的角度考慮，建議設(shè)計通孔尺寸如下：

過孔內(nèi)徑：≧0.4mm（約16mil）；過孔外徑：≧0.7mm（約28mil）；孔壁銅厚：≧0.5oz（約18-22um）

而對于盲埋孔尺寸，因為涉及的面比較多，需要根據(jù)項目實際情況而定。