過孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一,鉆孔的費用通常占PCB制板費用的30%到40%。簡單的說來,PCB上的每一個孔都可以稱之為過孔。過孔目的是達到層與層之間的導電連接,PCB制作要先打孔,然后対孔進行導電處理(預金屬化)即黑化(用石墨烯、石墨乳處理),有了導電能力,就可以對孔實現電鍍銅,通過鍍銅的過孔將上下層覆銅板連接在一起了,業余制作雙層板可以用導線穿通“過孔”兩面焊接,也能使用。
從作用上看,過孔可以分成兩類:一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說,這些過孔一般又分為三類,即盲孔(blind?via)、埋孔(buried?via)和通孔(through?via)。
盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內層線路的連接,孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。
埋孔是指位于印刷線路板內層的連接孔,它不會延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。
第三種稱為通孔,這種孔穿過整個線路板,可用于實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實現,成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔,沒有特殊說明的,均作為通孔考慮。
從設計的角度來看,一個過孔主要由兩個部分組成,一是中間的鉆孔(drill?hole),二是鉆孔周圍的焊盤區。這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然,在高速,高密度的PCB設計時,設計者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術的限制:孔越小,鉆孔需花費的時間越長,也越容易偏離中心位置;且當孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時,就無法保證孔壁能均勻鍍銅。
PCB電路板最小線寬和孔徑
1.線路
①最小線寬: 3.5mil (0.075mm),也就是說如果小于3mil線寬將不能生產,如果設計條件許可,設計越大越好,線寬起大,工廠越好生產,良率越高一般設計常規在10mil左右此點非常重要,設計一定要考慮;
②最小線距:3.5mil(0.075mm)。最小線距,就是線到線,線到焊盤的距離不小于3mil 從生產角度出發,是越大越好,一般常規在10mil,當然設計有條件的情況下,越大越好此點非常重要,設計一定要考慮;
③線路到外形線間距0.2mm(8mil)。
2. via過孔(就是俗稱的導電孔)
①最小孔徑:0.2mm(8mil);
②焊盤到外形線間距0.508mm(20mil)。
③過孔(VIA)孔到孔間距(孔邊到孔邊)不能小于:7mil 最好大于8mil此點非常重要,設計一定要考慮;?
④最小過孔(VIA)孔徑不小于0.2mm(8mil),焊盤單邊不能小于6mil(0.153mm),最好大于8mil(0.2mm) 大則不限 此點非常重要,設計一定要考慮;
3. PAD焊盤(就是俗稱的插件孔(PTH) )
①插件孔大小是由你的元器件來定,但一定要Ⅰ大于你的元器件管腳,建議大于最少0.2mm以上,也就是說0.6的元器件管腳,你最少得設計成0.8,以防加工公差而導致難于插進;
②插件孔(PTH) 焊盤外環單邊不能小于0.2mm(8mil) 當然越大越好,此點非常重要,設計一定要考慮;
③插件孔(PTH) 孔到孔間距(孔邊到孔邊)不能小于: 0.3mm當然越大越好,此點非常重要,設計一定要考慮;
④焊盤到外形線間距0.508mm(20mil)。
4. 防焊
①插件孔開窗,SMD開窗單邊不能小于0.1mm(4mil)。
5. 字符(字符的的設計,直接影響了生產,字符的是否清晰以字符設計是非常有關系)
①字符字寬不能小于0.125mm(5mil),字高不能小于0.811mm(32mil), 寬度比高度比例最好為5的關系,也就是說,字寬0.2mm 字高為1mm,以此推類。
6. 非金屬化槽孔,槽孔的最小間距不小于1.6mm,不然會大大加大銑邊的難度。
7. 拼版
①拼版有無間隙拼版,及有間隙拼版,有間隙拼版的拼版間隙不要小于1.6(板厚1.6的)mm 不然會大大增加銑邊的難度,拼版工作板的大小視設備不一樣就不一樣,無間隙拼版的間隙0.5mm左右,工藝邊不能低于4mm。
電源、地線的處理 既使在整個PCB板中的布線完成得都很好,但由于電源、 地線的考慮不周到而引起的干擾,會使產品的性能 下降,有時甚至影響到產品的成功率。所以對電、 地線的布線要認真對待,把電、地線所產生的噪音干擾降到最低限度,以保證 產品的質量。 對每個從事電子產品設計的工程人員來說都明白地線與電源線之間噪音所產生的原因, 現只對降低式抑制噪音作 以表述: 眾所周知的是在電源、地線之間加上去耦電容。
盡量加寬電源、地線寬度,最好是地線比電源線寬,它們的關系是: 地線>電源線>信號線,通常信號線寬為:0.2~0.3mm,最經細寬度可達0.05~0.07mm,電源線為1.2~2.5 mm 對數字電路的PCB可 用寬的地導線組成一個回路, 即構成一個地網來使用(模擬電路的地不能這樣使用) 用大面積銅層作地線用,在印制板上把沒被用上 的地方都與地相連接作為地線用。或是做成多層板,
過孔對散熱的影響:
過孔就是為了增強Z向導熱的能力,讓發熱面的元件快速冷卻,增加孔徑,增加鍍層厚度,增加過孔數目能顯著改善Z向散熱。需要注意的是孔徑的增加會破壞XY向平面的導熱效果,不過這種破壞可以忽略不計。另外,在過孔里面增加填充材料能進一步提高Z向的導熱效果,比如導熱凝膠(導熱泥)。在自然對流情況下,用過孔來進行對流散熱帶走的熱量可以忽略不計。
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