过孔(via)是多层PCB钻孔的成本通常是重要组成部分之一PCB30%到40%的到40%。简单来说,PCB上面的每个孔都可以称为过孔。
从功能上看,过孔可分为两类:一是用于各层之间的电气连接;二是用于设备的固定或定位。
在工艺方面,这些过孔一般分为三类,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(throughvia)。盲孔位于印刷电路板的顶部和底部表面,具有一定的深度,用于连接表面电路和下部内部电路。孔的深度通常不超过一定比率(孔径)。埋孔是指位于印刷电路板内层的连接孔,不会延伸到电路板表面。以上两种孔位于线路板的内层,层压前采用通孔成型工艺完成,在过孔形成过程中可重叠几次内层。第三种称为通孔,通过整个电路板,可用于实现内部连接或安装定位孔作为组件。由于通孔在工艺上更容易实现,成本更低,大多数印刷电路板都使用它,而不需要另外两个通孔。
从设计的角度来看,过孔主要由两部分组成,一部分是中间钻孔(drillhole),二是钻孔周围的焊盘区,小决定了过孔的大小。显然,高速高密度PCB在设计中,设计师总是希望孔越小越好,这样板上就可以留下更多的接线空间。此外,孔越小,寄生电容器越小,更适合高速电路。
然而,孔径的减小也带来了成本的增加,过孔尺寸不能无限期地减小。它是钻孔的(drill)和电镀(plating)工艺限制:孔越小,钻孔时间越长,偏离中心位置的可能性越大;当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,孔壁不能均匀镀铜。例如,如果一个正常的6层PCB板的厚度(通孔深度)为50Mil,所以,一般情况下PCB最小钻孔直径只能达到8Mil。随着激光钻孔技术的发展,钻孔尺寸可以越来越小,一般直径小于或等于6Mils过孔,我们称之为微孔。在HDI(高密度互连结构)设计中经常使用到微孔,微孔技术可以允许过孔直接打在焊盘上(Via-in-pad),这大大提高了电路性能,节省了布线空间。传输线上的过孔表现为阻抗不连续断点,会引起信号反射。
一般来说,过孔的等效阻抗比传输线低12%左右。例如,当50欧姆的传输线通过孔时,阻抗会减少6欧姆(这也与过孔的尺寸和板厚有关,而不是绝对减少)。然而,由于阻抗不连续,过孔引起的反射实际上很少,反射系数仅为:(44-50)/(44 50)=-0.06.过孔问题更集中在寄生电容和电感的影响上。
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