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PCB通孔-您需要知道的一切
來(lái)源：CLTPHP 時(shí)間：2020/04/10
隨著當(dāng)今的印刷電路板（PCB）越來(lái)越小，它們使用的通孔組件越來(lái)越少。越來(lái)越難以證明為相對(duì)較大的鍍通孔和相應(yīng)的焊盤(pán)分配寶貴的空間。相反，必須盡可能使用表面安裝的組件。隨著表面貼裝技術(shù)的日益普及，大多數(shù)現(xiàn)代PCB設(shè)計(jì)上的大多數(shù)鍍通孔最終都是通孔。
任何PCB通孔的主要目的是提供一條導(dǎo)電路徑，以通過(guò)電鍍的孔壁將電信號(hào)從一個(gè)電路層傳遞到另一層。但是，過(guò)孔的類(lèi)型不同，并且過(guò)孔在PCB表面的最終外觀也有不同的選擇。盡管所有通孔實(shí)際上都具有相同的功能，但每種類(lèi)型的通孔都需要在文檔中準(zhǔn)確定義，以便組裝順利進(jìn)行，并且PCBA能夠可靠地運(yùn)行。
通孔結(jié)構(gòu)–直通，盲孔，埋入：
第一種過(guò)孔是過(guò)孔。這是一個(gè)從頂層一直貫穿到底層的孔。它的兩端都是敞開(kāi)的，以允許電鍍液流過(guò)并覆蓋孔壁以使其導(dǎo)電。只要遵循制造商關(guān)于最小直徑，最大長(zhǎng)寬比（板厚除以孔直徑）和鄰接度（從一個(gè)通孔的邊緣到最近的相鄰?fù)椎淖钚≡试S距離）的規(guī)則，就不會(huì)鉆通孔。
接下來(lái)是機(jī)械鉆孔的盲孔。盲孔從頂層或底層鉆出，但在穿過(guò)PCB的整個(gè)距離之前停在某個(gè)點(diǎn)。機(jī)械鉆孔的盲孔可用于將外層連接到相鄰層，在某些情況下還可以連接到下面的另一層，但是需要仔細(xì)計(jì)劃以確保良好的結(jié)果。與通孔不同，盲孔僅在一端開(kāi)放，因此電鍍液不能一直流過(guò)孔。這使鍍覆過(guò)程復(fù)雜化。
最常見(jiàn)的并發(fā)癥是氣泡會(huì)被困在孔的底部，從而導(dǎo)致沒(méi)有銅覆蓋的空隙區(qū)域。為了消除空隙，最好使用較大的孔，較小的縱橫比和更劇烈的鍍層攪拌，這將允許氣泡逸出并暴露孔壁，從而實(shí)現(xiàn)可靠的鍍層。了解制造商的設(shè)計(jì)規(guī)則，并在需要使用此類(lèi)通孔時(shí)應(yīng)用它們。適當(dāng)?shù)脑O(shè)計(jì)加上良好的過(guò)程控制將導(dǎo)致高產(chǎn)量。
接下來(lái)是機(jī)械鉆孔的埋孔。這些僅用于連接內(nèi)部層結(jié)構(gòu)。首先在疊層內(nèi)部結(jié)構(gòu)（例如8層PCB的L2-L7）的頂部至底部鉆通孔，然后再進(jìn)行電鍍和填充以準(zhǔn)備最終層壓。
有時(shí)，盲孔在層疊之前僅連接內(nèi)層對(duì)。在某些高密度應(yīng)用中，可以通過(guò)激光微孔將非常小的外層特征（例如BGA或QFP焊盤(pán)）連接到埋入式結(jié)構(gòu)。最終的“堆疊”結(jié)構(gòu)相當(dāng)于一個(gè)通孔，但使用的外層空間比機(jī)械鉆孔的通孔要少。
激光微通孔是最小的通孔類(lèi)型，通常直徑約為0.003英寸-0.004英寸。微型過(guò)孔的最大優(yōu)點(diǎn)是它們能夠安裝在非常狹窄的焊盤(pán)區(qū)域上，通常是作為緊密間距SMT或BGA封裝內(nèi)的焊盤(pán)中的過(guò)孔。電鍍后，將焊盤(pán)平面化至其原始光滑狀態(tài)，恢復(fù)焊盤(pán)表面，以便將其用于組件焊接。
激光微孔的最大長(zhǎng)寬比非常小-通常約為1：1-因此，對(duì)于大多數(shù)應(yīng)用而言，僅通過(guò)非常薄的介電片將一層與其相鄰層連接起來(lái)才是切實(shí)可行的。在極致密的設(shè)計(jì)中，它們可以采用順序疊層的方式堆疊在一起，就像用于堆疊掩埋過(guò)孔的堆疊方式一樣。
首先，對(duì)通孔進(jìn)行激光鉆孔，電鍍和平面化處理，以形成從最外層到其下一層的互連。完成這些步驟后，將另一層層壓到堆棧的外部。層壓后，新層將經(jīng)歷另一個(gè)盲孔鉆孔和電鍍循環(huán)。這將最外層連接到相鄰層。如果需要，通常可以重復(fù)此過(guò)程3-4次。
覆蓋或填充通孔的方法：
通常希望在生產(chǎn)順序的后期對(duì)通孔進(jìn)行額外的處理，以提高熱性能或組裝良率。這些可能包括環(huán)氧樹(shù)脂孔填充，輔助焊料掩膜或兩者的某種組合。
這些額外的工藝步驟通常旨在消除組裝問(wèn)題，例如組件焊盤(pán)與通孔焊盤(pán)之間的焊料短路或焊料向下通過(guò)已鉆入組件焊接區(qū)的通孔的槍管向下遷移。這些問(wèn)題導(dǎo)致昂貴的故障排除和返工。幸運(yùn)的是，可以通過(guò)指定適當(dāng)?shù)倪^(guò)孔處理來(lái)消除大多數(shù)問(wèn)題。
帳篷通孔的非導(dǎo)電阻焊層覆蓋孔兩端的焊盤(pán)。在干膜阻焊膜處于最佳狀態(tài)時(shí)，帳篷很受歡迎，因?yàn)楦赡さ?.004英寸厚度使它能夠非常可靠地帳篷化甚至是較大的孔，而不會(huì)出現(xiàn)破裂的機(jī)會(huì)。然而今天，干膜掩模不再使用，因?yàn)槠涓叨葧?huì)導(dǎo)致現(xiàn)代表面貼裝焊接的困難。干膜的下降和消失使這種舊的帳篷形式變得不切實(shí)際，因?yàn)楝F(xiàn)代LPI阻焊層的厚度僅為其厚度的十分之一左右，而且不會(huì)形成真正的帳篷。
侵入的過(guò)孔在大部分焊盤(pán)上都具有阻焊層，但阻焊層距離孔的距離僅為千分之幾英寸。對(duì)于中等密度的PCB，這是一個(gè)很好的折衷，它介于完全插入和完全不執(zhí)行任何操作之間。阻焊層的存在有效地增加了通孔和附近的可焊焊盤(pán)之間的距離，從而降低了焊料從焊盤(pán)橋接到通孔的可能性。由于孔是敞開(kāi)的，因此無(wú)需擔(dān)心在孔的筒中會(huì)夾雜污染物或形成氣穴。在準(zhǔn)備Gerber銼刀時(shí)，將受影響的孔的阻焊層開(kāi)口的尺寸定為孔徑+ 0.004英寸。示例：0.010英寸通孔，0.014英寸Gerber掩模開(kāi)口。
PCB過(guò)孔處理
按鈕打印和塞孔是填充孔的變體。它們可防止焊料流過(guò)（遷移），以便在組裝過(guò)程中將正確數(shù)量的焊料保留在焊盤(pán)上。這些過(guò)程的推薦材料是非導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂孔填充。將通孔的最大直徑限制為0.020英寸，以使環(huán)氧樹(shù)脂有效地填充孔。對(duì)于這些類(lèi)型，請(qǐng)為您的Gerber文件提供不帶通孔的阻焊層。
有源焊盤(pán)不僅會(huì)堵塞孔，而且還會(huì)堵塞板。通常被稱(chēng)為“焊盤(pán)中通孔”，“蓋板式”或VIPPO，如果以后要使用最初用來(lái)鉆通孔的焊盤(pán)將在以后焊接表面安裝的組件時(shí)是必需的。通過(guò)通孔將熱量吸收到電路板的另一側(cè)以散熱，這對(duì)于冷卻熱運(yùn)行組件也很有用。
在有源焊盤(pán)處理中，使用插頭，通過(guò)真空將其拉出，使其平坦化并過(guò)度電鍍。產(chǎn)生的表面通常與從未進(jìn)行過(guò)鉆孔的其他SMT墊片沒(méi)有區(qū)別。對(duì)于這種類(lèi)型，請(qǐng)為您的Gerber文件提供沒(méi)有相關(guān)通孔的阻焊層開(kāi)口。
有關(guān)上述通孔處理的更多信息（包括優(yōu)缺點(diǎn)，橫截面圖等），請(qǐng)參閱我們的PCB插件通孔工藝頁(yè)面。
如何通過(guò)需求定義：
為避免PCB問(wèn)題，在制造文檔中清楚說(shuō)明TYPE和TREATMENT的通孔要求非常重要，這樣您才能獲得期望的結(jié)果。在所有情況下，請(qǐng)為設(shè)計(jì)中使用的每組過(guò)孔提供單獨(dú)的文件。
對(duì)于TYPE，請(qǐng)向制造商提供以下信息：
通孔類(lèi)型（直通，盲孔或埋入式）
通孔直徑（我們建議在0.008英寸-0.020英寸之間）
公差（通常為+/- 0.003英寸，盡管較小或堵塞的通孔可能是+ 000 /孔直徑）
每個(gè)鉆孔文件要連接的層對(duì)（如果是盲層或埋入層）。
示例：從TOP層1到GND層鉆出0.008英寸盲孔，完成0.008英寸+ 0.000英寸/-0.008英寸。
對(duì)于處理，請(qǐng)向制造商提供以下信息：
根據(jù)Gerber文件（名稱(chēng)），使用阻焊劑處理所有_____直徑的通孔，并將其浸入焊盤(pán)，但不填充孔。
塞孔（部分填充）：使用非導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)所有_____直徑的孔使用按鈕印刷或IPC 4類(lèi)處理。
塞孔（100％填充）：使用非導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂對(duì)所有_____直徑的孔使用IPC 5類(lèi)處理。
按照IPC類(lèi)型VII填充并蓋上所有_____直徑的通孔。用非導(dǎo)電環(huán)氧樹(shù)脂填充孔，平整并覆蓋。在墊上進(jìn)行表面處理。
追求最佳結(jié)果
深圳SMT貼片：PCB制造說(shuō)明中任何不清晰的地方文件可能會(huì)延遲報(bào)價(jià)，影響裸露的PCB交付或使組裝周期復(fù)雜化。隨著更高密度設(shè)計(jì)的出現(xiàn)，對(duì)通孔類(lèi)型和處理的明確要求比過(guò)去具有更高的重要性。請(qǐng)記住，不同的合同制造商有不同的偏好，不同的PCB制造商可能不會(huì)使用所有相同的設(shè)備和材料。這使您冒著風(fēng)險(xiǎn)，只提供Gerber阻焊膜文件而沒(méi)有為通孔開(kāi)口，期望一個(gè)制造商提供與另一個(gè)制造商完全相同的電路板。相反，請(qǐng)通過(guò)需求明確說(shuō)明所有內(nèi)容，并檢查以確保您的數(shù)據(jù)文件符合那些需求。花一些時(shí)間來(lái)準(zhǔn)確地描述您的項(xiàng)目將在以后消除令人不快的驚喜。
