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PCB的过孔分类及设计注意事项

发布时间: 2020/11/23 20:34:39

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    过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。电路板上的孔,连接不同层之间的线路,把电路板从平面结构变成立体结构。简单的说来,PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。

    过孔的分类:

    机械孔:用机械钻头钻出来的孔。用更粗的钻头钻出来的孔就会更大。消费电子产品通常按照0.3mm内径来设计。普通的电路板厂都可以做0.3mm的机械孔。如果使用0.2mm和0.25mm的机械孔,钻头细钻孔速度慢钻头易折断,价格就要贵一些,也不是所有的PCB厂家都能做这么小的机械孔。钻头一下子就把电路板钻穿了,所以机械孔也叫通孔。

    激光孔:用激光打出来的孔。因为激光的功率有限,无法直接打穿多层PCB板,通常用来做表层的盲孔。2层激光孔重叠的叠孔板,比2层激光孔交错的错孔板贵20%以上。

    1、普通PCB中的过孔选择

    在普通PCB 设计中,过孔的寄生电容和寄生电感对PCB 设计的影响较小,对1-4层PCB 设计,一般选用0.36mm/0.61mm/1.02mm(钻孔/ 焊盘/POWER 隔离区)的过孔较好,一些特殊要求的信号线(如电源线、地线、时钟线等)可选用0.41mm/0.81mm/1.32mm 的过孔,也可根据实际选用其余尺寸的过孔。

    2、高速PCB中的过孔设计

    通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB 设计中,看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。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)选择合理的过孔尺寸。对于多层一般密度的PCB 设计来说,选用0.25mm/0.51mm/0.91mm(钻孔/ 焊盘/ POWER 隔离区)的过孔较好;对于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的过孔,也可以尝试非穿导孔;对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗;

    (2)POWER 隔离区越大越好,考虑PCB 上的过孔密度,一般为D1=D2+0.41;

    (3)PCB 上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量减少过孔;

    (4)使用较薄的PCB 有利于减小过孔的两种寄生参数;

    (5)电源和地的管脚要就近过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗;

    (6)在信号换层的过孔附近放置一些接地过孔,以便为信号提供短距离回路。

    孔径尽量大一些:小孔要用小钻头,小钻头价格高,对板厂要求也高。如果电路板面积较大,甚至可以用0.5mm内径的机械孔。

    尽量不用激光孔:即尽量不使用激光孔。带有一层激光孔的电路板,比不带激光孔的贵30%(一阶板)。带有2层激光孔的,比1层激光孔的再贵30%(二阶板)。

    其他更贵的设计:过孔工艺越复杂,电路板价格越高,最便宜的和最贵的相差几十倍以上。像0.2mm的机械孔比0.3mm的机械孔电路板贵20%左右;2层激光孔重叠的叠孔板,比2层激光孔交错的错孔板贵20%以上;苹果手机喜欢用的任意层互联板比普通只有机械孔的电路板贵10倍以上(全板都是重叠激光孔)。

    当然,在设计时还需具体问题具体分析。从成本和信号质量两方面综合考虑,在高速PCB 设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。在高密度PCB设计中,采用非穿导孔以及过孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制地减小,它受到PCB 厂家钻孔和电镀等工艺技术的限制,在高速PCB 的过孔设计中应给以均衡考虑。

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