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六月 3 2021

PCB过孔的设计规范


目录

1.孔的分类
2.设计规则

  过孔(via)是多层PCB的重要组成部分之一,电路板上的孔,连接不同层之间的线路,把电路板从平面结构变成立体结构。单层线路想不交叉太难了,双层或更多层线路,必须通过过孔来连接。通过孔壁上的铜,联通上下层的电路铜线。单层 PCB,有些时候无法布线,必须通过过孔换层。从设计的角度来看,一个过孔主要由两个部分组成,一是中间的钻孔(drill hole);二是钻孔周围的焊盘区,这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。过孔示意图如图1所示。

过孔示意图

  图1 过孔示意图

  1.孔的分类

  电路板上的孔通常可以分为盲孔、埋孔和通孔三类。如图2所示

  通孔:贯穿整个PCB板,孔的两面都能看见。

  盲孔:连接表层和内层,即孔的其中一面是连接底层或者顶层的,孔只能看到一面。

  埋孔:连接内层的孔,四层板及以上才有,孔的两面都看不到。

过孔分类

  图2 过孔分类

  2.设计规则

  (1)全通过孔内径原则上要求0.2mm(8mil)及以上,外径的是0.4mm(16mil)以上,有困难地方必须控制在外径为0.35mm(14mil);

  注意:按照经验PCB常用过孔尺寸的内径和外径的大小一般遵循X*2±2mil(X表示内径大小)。比如8mil内径大小的过孔可以设计成8/14mil、8/16mil或者8/18mil;比如12mil的过孔可以设计为12/22mil、12/24mil、12/26mil;

  (2)BGA在0.65mm及以上的设计建议不要用到埋盲孔,成本会大幅度增加。用到埋盲孔的时候一般采用一阶盲孔即可(TOP层-L2层或BOTTOM-负L2),过孔内径一般为0.1mm(4mil),外径为0.25mm(10mil),如图3所示。

阶盲孔示意

  图3 阶盲孔示意

  (3)过孔不能放置在小于0402电阻容焊盘大小的焊盘上;理论上放置在焊盘上引线电感小,但是生产的时候,锡膏容易进去过孔,造成锡膏不均匀造成器件立起来的现象(‘立碑’现象)。一般推荐间距为4-8mil,如图4。

过孔到焊盘打孔示意

  图4 过孔到焊盘打孔示意

  (4)过孔与过孔之间的间距不宜过近,钻孔容易引起破孔,一般要求孔间距0.5mm及以上,0.35mm-0.4mm极力避免,0.3mm及以下禁止,如图5所示。

过孔与过孔之间的间距

  图5 过孔与过孔之间的间距

  (5)如图6,除散热过孔外,≤0.5mm的过孔,需塞孔盖油(内径是0.4mm内需堵孔)。

  1)特别是有金属外壳的器件,本体下原则不打过孔,打了过孔的一定塞孔盖油,以免造成外壳与过孔短路。

  2)根据生产商反馈,会经常提到BGA下过孔离焊盘太近,需要移动过孔。这种情况都是由于过孔不是距BGA焊盘等距造成的,由于目前BAG下过孔、测试孔的位置不与BGA各焊盘等距是一种常态,PCB设计人员对此也不重视,导致工程问题不断,对焊接质量也是一种隐患。因此,我们直接推荐打孔打到两焊盘的中心位置,特别是BGA里面由于Pitch间距较小,打孔之后也需要对BGA下的过孔塞孔盖油,以免容易造成BGA球连锡短路。

过孔应用情景

  图6 过孔应用情景

  (6)耳机端子、按键、FPC等固定焊盘为防焊盘铜皮掉落,在条件允许的情况下焊盘打1-2个过孔(过孔均匀放置),可以有效提高“固定性”,如图7。

固定焊盘过孔的放置

  图7 固定焊盘过孔的放置

  (7)扇孔

  在PCB设计中过孔的扇出很重要,扇孔的方式会影响到信号完整性、平面完整性、布线的难度,以至于影响到生产的成本。

  1)常规CHIP器件的扇孔推荐及缺陷做法,如图8所示,可以看出推荐做法可以在内层两孔之间过线,参考平面也不会被割裂,反之不推荐做法增加了走线难度,也把参考平面割裂,破坏平面完整性。

常规CHIP器件扇出方式对比

  图8 常规CHIP器件扇出方式对比

  同样,这个样的器件扇孔方式适用于打孔换层的情景,如图9所示。

打孔换层应用情景

  图9 打孔换层应用情景

  2)BGA扇孔方式

  BGA扇孔同样过孔不宜打孔在焊盘上,推荐打孔在两个焊盘的中间位置。很多工程师为了出线方便随意挪动BGA里面过孔的位置甚至打在焊盘上面,如图10所示,造成BGA区域过孔不规则易造成后期焊接虚焊的问题,同时可能破坏平面完整性。

BGA盘中孔示例

  图10 BGA盘中孔示例

  以上就是PCB过孔的设计规范介绍了。电路板上的孔径尽量大一些:小孔要用小钻头,小钻头价格高,对板厂要求也高。如果电路板面积较大,甚至可以用0.5mm内径的机械孔;反正,过孔工艺越复杂,电路板价格越高,最便宜的和最贵的相差几十倍以上。

订购与质量

图片 产品型号 品牌 描述 数量 价格
(USD)
MPC8315VRAFDA MPC8315VRAFDA Company:NXP Semiconductors Remark:产品型号:MPC8315VRAFDA 描述:集成电路MPU MPC83XX 333MHZ 620BGA 分类:集成电路(IC),嵌入式-微处理器 制造商:恩智浦半导体 系列:MPC83xx 打包:托盘 In Stock:On Order
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XC5VLX30T-2FFG665C XC5VLX30T-2FFG665C Company:Xilinx Remark:产品型号:XC5VLX30T-2FFG665C 描述:IC FPGA 360 I/O 665FCBGA 分类:集成电路(IC),嵌入式-FPGA(现场可编程门阵列) 生产厂家:Xilinx公司 系列:Virtex®-5LXT 零件状态:活性 In Stock:On Order
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MAX3232IDR MAX3232IDR Company:Texas Instruments Remark:产品型号:MAX3232IDR 描述:集成电路收发器全2/2 16SOIC 分类:集成电路(IC),接口-驱动器,接收器,收发器 制造商:德州仪器 打包:切割带(CT) 零件状态:活性 In Stock:On Order
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XC4VFX12-10FFG668I XC4VFX12-10FFG668I Company:Xilinx Remark:产品型号:XC4VFX12-10FFG668I 描述:集成电路FPGA 320 I/O 668FCBGA 分类:集成电路(IC),嵌入式-FPGA(现场可编程门阵列) 生产厂家:Xilinx公司 系列:Virtex®-4FX 零件状态:活性 In Stock:On Order
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SN65176BDR SN65176BDR Company:Texas Instruments Remark:产品型号:SN65176BDR 描述:IC TRANSCEIVER HALF 1/1 8SOIC 分类:集成电路(IC)接口-驱动器,接收器,收发器 制造商:德州仪器 打包:切割带(CT) 零件状态:活性 In Stock:On Order
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