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  • PCB過(guò)孔的設(shè)計(jì)規(guī)范介紹
    • 發(fā)布時(shí)間:2022-02-24 16:42:53
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    PCB過(guò)孔的設(shè)計(jì)規(guī)范介紹
    過(guò)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(guò)過(guò)孔來(lái)連接。通過(guò)孔壁上的銅,聯(lián)通上下層的電路銅線。單層 PCB,有些時(shí)候無(wú)法布線,必須通過(guò)過(guò)孔換層。從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看,一個(gè)過(guò)孔主要由兩個(gè)部分組成,一是中間的鉆孔(drill hole);二是鉆孔周?chē)暮副P(pán)區(qū),這兩部分的尺寸大小決定了過(guò)孔的大小。過(guò)孔示意圖如圖1所示。
    PCB過(guò)孔
    圖1 過(guò)孔示意圖
    1.孔的分類(lèi)
    電路板上的孔通常可以分為盲孔、埋孔和通孔三類(lèi)。如圖2所示
    通孔:貫穿整個(gè)PCB板,孔的兩面都能看見(jiàn)。
    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。
    PCB過(guò)孔
    圖2 過(guò)孔分類(lèi)
    2.設(shè)計(jì)規(guī)則
    (1)全通過(guò)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(yàn)PCB常用過(guò)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(guò)孔可以設(shè)計(jì)成8/14mil、8/16mil或者8/18mil;比如12mil的過(guò)孔可以設(shè)計(jì)為12/22mil、12/24mil、12/26mil;
    (2)BGA在0.65mm及以上的設(shè)計(jì)建議不要用到埋盲孔,成本會(huì)大幅度增加。用到埋盲孔的時(shí)候一般采用一階盲孔即可(TOP層-L2層或BOTTOM-負(fù)L2),過(guò)孔內(nèi)徑一般為0.1mm(4mil),外徑為0.25mm(10mil),如圖3所示。
    PCB過(guò)孔
    圖3 階盲孔示意
    (3)過(guò)孔不能放置在小于0402電阻容焊盤(pán)大小的焊盤(pán)上;理論上放置在焊盤(pán)上引線電感小,但是生產(chǎn)的時(shí)候,錫膏容易進(jìn)去過(guò)孔,造成錫膏不均勻造成器件立起來(lái)的現(xiàn)象(‘立碑’現(xiàn)象)。一般推薦間距為4-8mil,如圖4。
    PCB過(guò)孔
    圖4 過(guò)孔到焊盤(pán)打孔示意
    (4)過(guò)孔與過(guò)孔之間的間距不宜過(guò)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。
    PCB過(guò)孔
    圖5 過(guò)孔與過(guò)孔之間的間距
    (5)如圖6,除散熱過(guò)孔外,≤0.5mm的過(guò)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(guò)孔,打了過(guò)孔的一定塞孔蓋油,以免造成外殼與過(guò)孔短路。
    2)根據(jù)生產(chǎn)商反饋,會(huì)經(jīng)常提到BGA下過(guò)孔離焊盤(pán)太近,需要移動(dòng)過(guò)孔。這種情況都是由于過(guò)孔不是距BGA焊盤(pán)等距造成的,由于目前BAG下過(guò)孔、測(cè)試孔的位置不與BGA各焊盤(pán)等距是一種常態(tài),PCB設(shè)計(jì)人員對(duì)此也不重視,導(dǎo)致工程問(wèn)題不斷,對(duì)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(pán)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(duì)BGA下的過(guò)孔塞孔蓋油,以免容易造成BGA球連錫短路。
    PCB過(guò)孔
    圖6 過(guò)孔應(yīng)用情景
    (6)耳機(jī)端子、按鍵、FPC等固定焊盤(pán)為防焊盤(pán)銅皮掉落,在條件允許的情況下焊盤(pán)打1-2個(gè)過(guò)孔(過(guò)孔均勻放置),可以有效提高“固定性”,如圖7。
    PCB過(guò)孔
    圖7 固定焊盤(pán)過(guò)孔的放置
    (7)扇孔
    在PCB設(shè)計(jì)中過(guò)孔的扇出很重要,扇孔的方式會(huì)影響到信號(hào)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(guò)線,參考平面也不會(huì)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。
    PCB過(guò)孔
    圖8 常規(guī)CHIP器件扇出方式對(duì)比
    同樣,這個(gè)樣的器件扇孔方式適用于打孔換層的情景,如圖9所示。
    PCB過(guò)孔
    圖9 打孔換層應(yīng)用情景
    2)BGA扇孔方式
    BGA扇孔同樣過(guò)孔不宜打孔在焊盤(pán)上,推薦打孔在兩個(gè)焊盤(pán)的中間位置。很多工程師為了出線方便隨意挪動(dòng)BGA里面過(guò)孔的位置甚至打在焊盤(pán)上面,如圖10所示,造成BGA區(qū)域過(guò)孔不規(guī)則易造成后期焊接虛焊的問(wèn)題,同時(shí)可能破壞平面完整性。
    PCB過(guò)孔
    圖10 BGA盤(pán)中孔示例
    3.注意事項(xiàng)
    孔徑盡量大一些:小孔要用小鉆頭,小鉆頭價(jià)格高,對(duì)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(jì):過(guò)孔工藝越復(fù)雜,電路板價(jià)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(cuò)的錯(cuò)孔板貴20%以上;蘋(píng)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(guò)孔的設(shè)計(jì)規(guī)范介紹了。當(dāng)然,在設(shè)計(jì)時(shí)還需要靈活多變。前面討論的過(guò)孔模型是每層均有焊盤(pán)的情況,也有的時(shí)候,可以將某些層的焊盤(pán)減小甚至去掉。特別是在過(guò)孔密度非常大的情況下,可能會(huì)導(dǎo)致在鋪銅層形成一個(gè)隔斷回路的斷槽,解決這樣的問(wèn)題除了移動(dòng)過(guò)孔的位置,還可以考慮將過(guò)孔在該鋪銅層的焊盤(pán)尺寸減小。
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