开·云appPCB告诉你别让过孔工艺抹杀信号传输的质量
在开·云app PCB 批量板厂的生产运营中,过孔(via)是多层 PCB 不可或缺的关键要素。钻孔成本在 PCB 制板费用里占据着 30% 至 40% 的显著比重,由此可见其在成本控制方面的重要性。
从功能用途区分,过孔可归为两类。其一,用于各层间的电气连接,这是实现多层 PCB 信号传输的重要途径;其二,在器件固定或定位方面发挥作用,为元器件在 PCB 板上的准确安置提供保障。从工艺制程角度考量,过孔又可细分为盲孔、埋孔和通孔 三类。盲孔处于印刷线路板顶层和底层表面特定深度,承担着表层线路与下层内层线路的连接任务,其深度与孔径有着特定比例限制。埋孔则隐匿于印刷线路板内层,仅用于内层间的连接,不会在板表面显露。这两类孔都在内层生成,在层压工序前借助通孔成型工艺打造,并且在过孔成型进程中可能会涉及多个内层的重叠处理。而通孔,因其能贯穿整个线路板,在实现内部互连以及作为元件安装定位孔方面表现出色。由于通孔在工艺实现上相对简易,成本较为低廉,故而成为绝大多数印刷电路板的首选,PCB 批量板厂也大多倾向于使用通孔,除非有特殊设计需求才会考虑盲孔和埋孔。若无特殊说明,后续提及的过孔均默认为通孔。
在 PCB 批量板厂的设计环节,一个过孔主要由中间钻孔(drill hole)以及钻孔周围焊盘区这两部分构成,二者的尺寸规格共同决定了过孔的大小。较小的过孔能够在板上腾出更多宝贵的布线空间,以满足复杂电路布局需求。同时,过孔越小,其自身的寄生电容越小,这对于高速电路而言尤为关键,能够有效减少信号传输干扰。然而,过孔尺寸的缩小并非毫无代价,它会导致成本上升,并且受到钻孔 (drill) 和电镀(plating)等工艺技术的严格约束。孔越小,钻孔所需时间大幅增加,而且钻孔过程中偏离中心位置的风险也随之升高。当孔深度超出钻孔直径 6 倍时,难以确保孔壁均匀镀铜,这会严重影响过孔的电气性能。在 HDI(高密度互连结构)设计领域,微孔技术应用广泛,它允许过孔直接打在焊盘上(Via-in-pad),这种创新技术极大地提升了电路性能,同时显著节约了布线空间,为 PCB 批量板厂在高端 PCB 产品制造方面提供了有力支持。
从信号传输特性来看,过孔在传输线上呈现为阻抗不连续的断点,这一特性会引发信号反射现象。一般而言,过孔的等效阻抗比传输线大约低 12% 左右,例如 50 欧姆传输线在经过过孔时,阻抗会降低 6 欧姆左右,当然具体数值还与过孔尺寸、板厚等因素相关,并非绝对固定。尽管过孔因阻抗不连续导致的反射问题相对较小,其反射系数仅约为 0.06,但过孔产生的问题更多集中在寄生电容和电感的影响方面,这对于 PCB 批量板厂在确保信号完整性和电路稳定性方面提出了更高的工艺要求和设计考量。
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