PCB过孔技术全介绍

一．PCB过孔的基础知识

      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%。从过孔作用上可以分成各层间的电气 连接和用作器件的固定或定位两类。从工艺制程上来过孔一般又分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指位 于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几 个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电 路板均使用它，而不用另外两种过孔。从设计的角度来看，一个过孔主要由中间的钻孔（drill hole）和钻孔周围的焊盘区构成，这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。过孔越小，其自身的寄生电容也越小，适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来 了成本的增加，又受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术的限制。

      二．关于过孔的寄生电容

      过孔的寄生电容过孔本身存在着对寄生地的杂散电容，过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。

      三．关于过孔的寄生电感

      过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电 感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。过孔产生的阻抗在有高频电流的通过 已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
     

      四、关于过孔的使用

      1．从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。必要时可以考虑使用不同尺寸的过孔，比如对于电源或地线的过孔，可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗，而对于信号走线，则可以使用较小的过孔。当然随着过孔尺寸减小，相应的成本也会增加。
      2．上面讨论的两个公式可以得出，使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。
      3．PCB板上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
      4．电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好。可以考虑并联打多个过孔，以减少等效电感。
      5．在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上放置一些多余的接地过孔。
      6．对于密度较高的高速PCB板，可以考虑使用微型过孔。