PCB過(guò)孔技術(shù)全介紹

一．PCB過(guò)孔的基礎知識

過(guò)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%。從過(guò)孔作用上可以分成各層間的電氣 連接和用作器件的固定或定位兩類(lèi)。從工藝制程上來(lái)過(guò)孔一般又分為三類(lèi)，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷線(xiàn)路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線(xiàn)路和下面的內層線(xiàn)路的連接，孔的深度通常不超過(guò)一定的比率(孔徑)。埋孔是指位 于印刷線(xiàn)路板內層的連接孔，它不會(huì )延伸到線(xiàn)路板的表面。上述兩類(lèi)孔都位于線(xiàn)路板的內層，層壓前利用通孔成型工藝完成，在過(guò)孔形成過(guò)程中可能還會(huì )重疊做好幾 個(gè)內層。第三種稱(chēng)為通孔，這種孔穿過(guò)整個(gè)線(xiàn)路板，可用于實(shí)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(shí)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(guò)孔。從設計的角度來(lái)看，一個(gè)過(guò)孔主要由中間的鉆孔（drill hole）和鉆孔周?chē)暮副P(pán)區構成，這兩部分的尺寸大小決定了過(guò)孔的大小。過(guò)孔越小，其自身的寄生電容也越小，適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來(lái) 了成本的增加，又受到鉆孔(drill)和電鍍（plating）等工藝技術(shù)的限制。

二．關(guān)于過(guò)孔的寄生電容

過(guò)孔的寄生電容過(guò)孔本身存在著(zhù)對寄生地的雜散電容，過(guò)孔的寄生電容會(huì )給電路造成的主要影響是延長(cháng)了信號的上升時(shí)間，降低了電路的速度。盡管單個(gè)過(guò)孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線(xiàn)中多次使用過(guò)孔進(jìn)行層間的切換，設計者還是要慎重考慮的。

三．關(guān)于過(guò)孔的寄生電感

過(guò)孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著(zhù)寄生電感，在高速數字電路的設計中，過(guò)孔的寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電 感會(huì )削弱旁路電容的貢獻，減弱整個(gè)電源系統的濾波效用。過(guò)孔的直徑對電感的影響較小，而對電感影響最大的是過(guò)孔的長(cháng)度。過(guò)孔產(chǎn)生的阻抗在有高頻電流的通過(guò) 已經(jīng)不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過(guò)兩個(gè)過(guò)孔，這樣過(guò)孔的寄生電感就會(huì )成倍增加。

四、關(guān)于過(guò)孔的使用

1．從成本和信號質(zhì)量?jì)煞矫婵紤]，選擇合理尺寸的過(guò)孔大小。必要時(shí)可以考慮使用不同尺寸的過(guò)孔，比如對于電源或地線(xiàn)的過(guò)孔，可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗，而對于信號走線(xiàn)，則可以使用較小的過(guò)孔。當然隨著(zhù)過(guò)孔尺寸減小，相應的成本也會(huì )增加。

2．上面討論的兩個(gè)公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過(guò)孔的兩種寄生參數。

3．PCB板上的信號走線(xiàn)盡量不換層，也就是說(shuō)盡量不要使用不必要的過(guò)孔。

4．電源和地的管腳要就近打過(guò)孔，過(guò)孔和管腳之間的引線(xiàn)越短越好?？梢钥紤]并聯(lián)打多個(gè)過(guò)孔，以減少等效電感。

5．在信號換層的過(guò)孔附近放置一些接地的過(guò)孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上放置一些多余的接地過(guò)孔。

6．對于密度較高的高速PCB板，可以考慮使用微型過(guò)孔。