PCB通孔-您需要知道的一切
隨著當(dāng)今的印刷電路板（PCB）越來(lái)越小，它們使用的通孔組件越來(lái)越少。越來(lái)越難以證明為相對(duì)較大的鍍通孔和相應(yīng)的焊盤分配寶貴的空間。相反，必須盡可能使用表面安裝的組件。隨著表面貼裝技術(shù)的日益普及，大多數(shù)現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)上的大多數(shù)鍍通孔最終都是通孔。
任何PCB通孔的主要目的是提供一條導(dǎo)電路徑，以通過電鍍的孔壁將電信號(hào)從一個(gè)電路層傳遞到另一層。但是，過孔的類型不同，并且過孔在PCB表面的最終外觀也有不同的選擇。盡管所有通孔實(shí)際上都具有相同的功能，但每種類型的通孔都需要在文檔中準(zhǔn)確定義，以便組裝順利進(jìn)行，并且PCBA能夠可靠地運(yùn)行。
通孔結(jié)構(gòu)–直通，盲孔，埋入：
第一種過孔是過孔。這是一個(gè)從頂層一直貫穿到底層的孔。它的兩端都是敞開的，以允許電鍍液流過并覆蓋孔壁以使其導(dǎo)電。只要遵循制造商關(guān)于最小直徑，最大長(zhǎng)寬比（板厚除以孔直徑）和鄰接度（從一個(gè)通孔的邊緣到最近的相鄰?fù)椎淖钚≡试S距離）的規(guī)則，就不會(huì)鉆通孔。
接下來(lái)是機(jī)械鉆孔的盲孔。盲孔從頂層或底層鉆出，但在穿過PCB的整個(gè)距離之前停在某個(gè)點(diǎn)。機(jī)械鉆孔的盲孔可用于將外層連接到相鄰層，在某些情況下還可以連接到下面的另一層，但是需要仔細(xì)計(jì)劃以確保良好的結(jié)果。與通孔不同，盲孔僅在一端開放，因此電鍍液不能一直流過孔。這使鍍覆過程復(fù)雜化。
最常見的并發(fā)癥是氣泡會(huì)被困在孔的底部，從而導(dǎo)致沒有銅覆蓋的空隙區(qū)域。為了消除空隙，最好使用較大的孔，較小的縱橫比和更劇烈的鍍層攪拌，這將允許氣泡逸出并暴露孔壁，從而實(shí)現(xiàn)可靠的鍍層。了解制造商的設(shè)計(jì)規(guī)則，并在需要使用此類通孔時(shí)應(yīng)用它們。適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)加上良好的過程控制將導(dǎo)致高產(chǎn)量。
接下來(lái)是機(jī)械鉆孔的埋孔。這些僅用于連接內(nèi)部層結(jié)構(gòu)。首先在疊層內(nèi)部結(jié)構(gòu)（例如8層PCB的L2-L7）的頂部至底部鉆通孔，然后再進(jìn)行電鍍和填充以準(zhǔn)備最終層壓。
有時(shí)，盲孔在層疊之前僅連接內(nèi)層對(duì)。在某些高密度應(yīng)用中，可以通過激光微孔將非常小的外層特征（例如BGA或QFP焊盤）連接到埋入式結(jié)構(gòu)。最終的“堆疊”結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)通孔，但使用的外層空間比機(jī)械鉆孔的通孔要少。
激光微通孔是最小的通孔類型，通常直徑約為0.003英寸-0.004英寸。微型過孔的最大優(yōu)點(diǎn)是它們能夠安裝在非常狹窄的焊盤區(qū)域上，通常是作為緊密間距SMT或BGA封裝內(nèi)的焊盤中的過孔。電鍍后，將焊盤平面化至其原始光滑狀態(tài)，恢復(fù)焊盤表面，以便將其用于組件焊接。
激光微孔的最大長(zhǎng)寬比非常小-通常約為1：1-因此，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，僅通過非常薄的介電片將一層與其相鄰層連接起來(lái)才是切實(shí)可行的。在極致密的設(shè)計(jì)中，它們可以采用順序疊層的方式堆疊在一起，就像用于堆疊掩埋過孔的堆疊方式一樣。
首先，對(duì)通孔進(jìn)行激光鉆孔，電鍍和平面化處理，以形成從最外層到其下一層的互連。完成這些步驟后，將另一層層壓到堆棧的外部。層壓后，新層將經(jīng)歷另一個(gè)盲孔鉆孔和電鍍循環(huán)。這將最外層連接到相鄰層。如果需要，通?？梢灾貜?fù)此過程3-4次。
覆蓋或填充通孔的方法：
通常希望在生產(chǎn)順序的后期對(duì)通孔進(jìn)行額外的處理，以提高熱性能或組裝良率。這些可能包括環(huán)氧樹脂孔填充，輔助焊料掩膜或兩者的某種組合。
這些額外的工藝步驟通常旨在消除組裝問題，例如組件焊盤與通孔焊盤之間的焊料短路或焊料向下通過已鉆入組件焊接區(qū)的通孔的槍管向下遷移。這些問題導(dǎo)致昂貴的故障排除和返工。幸運(yùn)的是，可以通過指定適當(dāng)?shù)倪^孔處理來(lái)消除大多數(shù)問題。
帳篷通孔的非導(dǎo)電阻焊層覆蓋孔兩端的焊盤。在干膜阻焊膜處于最佳狀態(tài)時(shí)，帳篷很受歡迎，因?yàn)楦赡さ?.004英寸厚度使它能夠非?？煽康貛づ窕踔潦禽^大的孔，而不會(huì)出現(xiàn)破裂的機(jī)會(huì)。然而今天，干膜掩模不再使用，因?yàn)槠涓叨葧?huì)導(dǎo)致現(xiàn)代表面貼裝焊接的困難。干膜的下降和消失使這種舊的帳篷形式變得不切實(shí)際，因?yàn)楝F(xiàn)代LPI阻焊層的厚度僅為其厚度的十分之一左右，而且不會(huì)形成真正的帳篷。
侵入的過孔在大部分焊盤上都具有阻焊層，但阻焊層距離孔的距離僅為千分之幾英寸。對(duì)于中等密度的PCB，這是一個(gè)很好的折衷，它介于完全插入和完全不執(zhí)行任何操作之間。阻焊層的存在有效地增加了通孔和附近的可焊焊盤之間的距離，從而降低了焊料從焊盤橋接到通孔的可能性。由于孔是敞開的，因此無(wú)需擔(dān)心在孔的筒中會(huì)夾雜污染物或形成氣穴。在準(zhǔn)備Gerber銼刀時(shí)，將受影響的孔的阻焊層開口的尺寸定為孔徑+ 0.004英寸。示例：0.010英寸通孔，0.014英寸Gerber掩模開口。
PCB過孔處理
按鈕打印和塞孔是填充孔的變體。它們可防止焊料流過（遷移），以便在組裝過程中將正確數(shù)量的焊料保留在焊盤上。這些過程的推薦材料是非導(dǎo)電環(huán)氧樹脂孔填充。將通孔的最大直徑限制為0.020英寸，以使環(huán)氧樹脂有效地填充孔。對(duì)于這些類型，請(qǐng)為您的Gerber文件提供不帶通孔的阻焊層。
有源焊盤不僅會(huì)堵塞孔，而且還會(huì)堵塞板。通常被稱為“焊盤中通孔”，“蓋板式”或VIPPO，如果以后要使用最初用來(lái)鉆通孔的焊盤將在以后焊接表面安裝的組件時(shí)是必需的。通過通孔將熱量吸收到電路板的另一側(cè)以散熱，這對(duì)于冷卻熱運(yùn)行組件也很有用。
在有源焊盤處理中，使用插頭，通過真空將其拉出，使其平坦化并過度電鍍。產(chǎn)生的表面通常與從未進(jìn)行過鉆孔的其他SMT墊片沒有區(qū)別。對(duì)于這種類型，請(qǐng)為您的Gerber文件提供沒有相關(guān)通孔的阻焊層開口。
有關(guān)上述通孔處理的更多信息（包括優(yōu)缺點(diǎn)，橫截面圖等），請(qǐng)參閱我們的PCB插件通孔工藝頁(yè)面。
如何通過需求定義：
為避免PCB問題，在制造文檔中清楚說(shuō)明TYPE和TREATMENT的通孔要求非常重要，這樣您才能獲得期望的結(jié)果。在所有情況下，請(qǐng)為設(shè)計(jì)中使用的每組過孔提供單獨(dú)的文件。
對(duì)于TYPE，請(qǐng)向制造商提供以下信息：
通孔類型（直通，盲孔或埋入式）
通孔直徑（我們建議在0.008英寸-0.020英寸之間）
公差（通常為+/- 0.003英寸，盡管較小或堵塞的通孔可能是+ 000 /孔直徑）
每個(gè)鉆孔文件要連接的層對(duì)（如果是盲層或埋入層）。
示例：從TOP層1到GND層鉆出0.008英寸盲孔，完成0.008英寸+ 0.000英寸/-0.008英寸。
對(duì)于處理，請(qǐng)向制造商提供以下信息：
根據(jù)Gerber文件（名稱），使用阻焊劑處理所有_____直徑的通孔，并將其浸入焊盤，但不填充孔。
塞孔（部分填充）：使用非導(dǎo)電環(huán)氧樹脂對(duì)所有_____直徑的孔使用按鈕印刷或IPC 4類處理。
塞孔（100％填充）：使用非導(dǎo)電環(huán)氧樹脂對(duì)所有_____直徑的孔使用IPC 5類處理。
按照IPC類型VII填充并蓋上所有_____直徑的通孔。用非導(dǎo)電環(huán)氧樹脂填充孔，平整并覆蓋。在墊上進(jìn)行表面處理。
追求最佳結(jié)果
深圳SMT貼片：PCB制造說(shuō)明中任何不清晰的地方文件可能會(huì)延遲報(bào)價(jià)，影響裸露的PCB交付或使組裝周期復(fù)雜化。隨著更高密度設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，對(duì)通孔類型和處理的明確要求比過去具有更高的重要性。請(qǐng)記住，不同的合同制造商有不同的偏好，不同的PCB制造商可能不會(huì)使用所有相同的設(shè)備和材料。這使您冒著風(fēng)險(xiǎn)，只提供Gerber阻焊膜文件而沒有為通孔開口，期望一個(gè)制造商提供與另一個(gè)制造商完全相同的電路板。相反，請(qǐng)通過需求明確說(shuō)明所有內(nèi)容，并檢查以確保您的數(shù)據(jù)文件符合那些需求。花一些時(shí)間來(lái)準(zhǔn)確地描述您的項(xiàng)目將在以后消除令人不快的驚喜。
