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設計優秀的PCB不僅需要創新的設計理念，而且依賴于對PCB工藝的深刻理解。過孔設計作為PCB設計中的關鍵環節，對PCB的制造和性能至關重要。本文，我們將解析PCB過孔設計，助力電子工程師更高效地完成硬件研發。 如何設計過孔大小？要回答上述問題，我們先來看看PCB上的孔是如何來的。 在PCB制造過程中，先開料，即利用自動開料機將大尺寸的覆銅板切割成符合生產需求的特定規格基材。 大料 然后，用數控鉆孔機在覆銅板上預定的位置精確鉆出孔。由于鉆頭是圓形的，所以無法鉆出方形的孔。 打個比方，把一個圓形乒乓球放在直角墻角，球體圓弧與直角會存在一定的間距，稱作“R角”。 鉆咀 像嘉立創，加工PCB采用機械鉆孔，其鉆咀規格以0.05mm為單位。 查了下嘉立創官網工藝參數，圓孔鉆刀的規格為0.15mm-6.30mm。如果是槽孔，最小鉆刀規格為0.65mm，這適合用來加工金屬化槽孔；最小槽孔鑼刀為1.0mm，適用于加工非金屬化鑼槽。 所以，在設計PCB時，過孔不能設計成任意大小。 小孔設計有哪些注意事項？多大的孔稱為小孔？從PCB制造角度來說，0.3mm為分界點，小于0.3mm的孔被稱為小孔。 過孔越小，越難加工，尤其是過孔大小接近工藝極限時。 這個問題在行業中被稱為“縱深比”問題。縱深比定義為板厚與過孔直徑的比值，縱深比越大，意味著加工難度越高。換句話說，過孔越小越難加工。難點有三： 一是難電鍍。孔徑的縮小會導致電鍍過程中銅層難以均勻沉積，容易出現孔無銅或壞孔問題。簡單說，過孔越小，沉銅直通率越低。 如果在嘉立創生產PCB，為確保PCB質量，嘉立創會通過四線低阻測試對孔壁鍍銅情況進行檢測。與傳統測試方法相比，四線低阻測試具有更高的檢測精度，及時檢測出壞孔問題，確保產品的可靠性和品質。 二是加工效率低。小孔鉆刀的有效長度越短，因此在加工時，同一批次能夠鉆孔的片數就越少。這直接影響到生產效率。 為避免鉆頭斷裂，在鉆小孔時，設備需要降低進刀速度，同時提高轉速。這不僅會延長加工時間，還會增加鉆頭的磨損率。 因此，在PCB設計時，盡量將過孔尺寸設計為大于0.3mm，以確保加工效率和降低成本。只有在空間受限的情況下，才考慮使用小孔。 三是外徑尺寸的問題。在設計導通孔或焊接孔時，需要考慮內徑和外徑的尺寸要求。這些參數直接影響PCB的制造工藝。以嘉立創為例，雙面板和多層板最小加工參數的內徑為0.15mm，外徑為0.25mm。 嘉立創如今可以生產6-32層的高多層板。憑借自研的超高層工藝、盤中孔工藝等技術，嘉立創生產的PCB最高層數可達32層，最小孔徑達0.15mm，最小線寬線距可達0.0762mm，并支持數百種層壓結構。尤其是盤中孔工藝，6層以上高多層板全部采用樹脂塞孔+電鍍蓋帽工藝，使過孔可以直接打在焊盤上，且成品焊盤表面更平整，布線空間更大。 盤中孔工藝示意圖 如果焊環偏小，在加工過程中，PCB可能因為鉆孔設備的偏差和對位公差，導致鉆孔與菲林上的焊盤中心位置發生偏移，出現偏孔現象。 這種偏移會降低焊盤的有效面積，增加制造缺陷的風險，甚至導致電氣連接失敗。 因此，合理設計焊環尺寸并考慮制造公差，對于保證PCB的質量和可靠性至關重要。 槽孔設計有哪些注意事項？槽孔是PCB設計時不容忽視的另一類過孔。尤其在一些特殊的封裝中，槽孔是必不可少的設計元素。 設計槽孔時，有兩個關鍵點需特別注意： 一，“短槽”是PCB鉆孔中最難加工的。槽長小于槽寬兩倍的槽孔稱之為短槽。由于槽長小于槽寬兩倍，所以鉆了首孔再鉆尾孔時，會導致鉆刀部分在基材上，部分懸空，在受力不均的情況下，會導致槽孔鉆歪或偏短。因此，建議槽孔設計的最佳長寬比為長/寬≧2.5。 二，長槽采用噴錫工藝。設計槽孔時，建議選擇噴錫工藝，尤其是槽孔長度超過5mm，槽孔兩面環寬最好大于0.3mm（極限為0.2mm），或者采用沉金工藝。如果槽孔環寬小于0.3mm，在噴錫過程中，噴錫沖壓力太大，容易出現爆孔問題。如果一面孔環銅皮符合要求，而另外一面沒有銅環的情況。這種單邊銅環的槽孔，更容易受到沖擊，導致爆孔。 噴錫爆孔（左側和右側所示） 當槽孔密集排列時，基材的經緯線可能在鉆孔過程中被破壞，進而導致噴錫時出現爆孔問題。這種特殊形態的設計，建議使用沉金工藝。 過孔（Via）和元件孔（Pad）有何區別？在PCB中，孔徑分為過孔（Via）和元件孔（Pad），一定不要混用。 過孔一般是起到兩面導通的作用，加工過程常規是選擇蓋油處理。 元件孔（Pad）通常是設計成插件孔，在插件焊接時使用。 如果混用過孔（Via）和元件孔（Pad），一種情況是誤將過孔（Via）屬性用于插件封裝中當做元件孔。選擇過孔蓋油時，插件孔會被油墨蓋住或者堵住，且大小無法達到有效控制。 另一種情況是誤將元件孔（Pad）當做過孔使用，那么軟件自動關閉過孔開窗時，無法有效識別，會導致需要蓋油的過孔無法蓋油。 總結●在設計PCB時，過孔是不能設計成任意大小的。●從PCB制造角度來說，小于0.3mm的孔被稱為小孔。過孔小不僅讓PCB難電鍍，而且加工效率變低。如果焊環偏小，可能出現偏孔現象。●“短槽”難加工，建議設計槽孔的最佳長寬比為長/寬大于或等于2.5。●設計槽孔時，環寬最好大于0.3mm（極限為0.2mm），建議選擇噴錫工藝或沉金工藝。●不要混用過孔（Via）和元件孔（Pad） |
