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設(shè)計(jì)優(yōu)秀的PCB不僅需要?jiǎng)?chuàng)新的設(shè)計(jì)理念，而且依賴于對(duì)PCB工藝的深刻理解。過孔設(shè)計(jì)作為PCB設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，對(duì)PCB的制造和性能至關(guān)重要。本文，我們將解析PCB過孔設(shè)計(jì)，助力電子工程師更高效地完成硬件研發(fā)。 如何設(shè)計(jì)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(dòng)開料機(jī)將大尺寸的覆銅板切割成符合生產(chǎn)需求的特定規(guī)格基材。 大料 然后，用數(shù)控鉆孔機(jī)在覆銅板上預(yù)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(gè)比方，把一個(gè)圓形乒乓球放在直角墻角，球體圓弧與直角會(huì)存在一定的間距，稱作“R角”。 鉆咀 像嘉立創(chuàng)，加工PCB采用機(jī)械鉆孔，其鉆咀規(guī)格以0.05mm為單位。 查了下嘉立創(chuàng)官網(wǎng)工藝參數(shù)，圓孔鉆刀的規(guī)格為0.15mm-6.30mm。如果是槽孔，最小鉆刀規(guī)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(shè)計(jì)PCB時(shí)，過孔不能設(shè)計(jì)成任意大小。 小孔設(shè)計(jì)有哪些注意事項(xiàng)？多大的孔稱為小孔？從PCB制造角度來說，0.3mm為分界點(diǎn)，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(shí)。 這個(gè)問題在行業(yè)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(diǎn)有三： 一是難電鍍。孔徑的縮小會(huì)導(dǎo)致電鍍過程中銅層難以均勻沉積，容易出現(xiàn)孔無銅或壞孔問題。簡(jiǎn)單說，過孔越小，沉銅直通率越低。 如果在嘉立創(chuàng)生產(chǎn)PCB，為確保PCB質(zhì)量，嘉立創(chuàng)會(huì)通過四線低阻測(cè)試對(duì)孔壁鍍銅情況進(jìn)行檢測(cè)。與傳統(tǒng)測(cè)試方法相比，四線低阻測(cè)試具有更高的檢測(cè)精度，及時(shí)檢測(cè)出壞孔問題，確保產(chǎn)品的可靠性和品質(zhì)。 二是加工效率低。小孔鉆刀的有效長(zhǎng)度越短，因此在加工時(shí)，同一批次能夠鉆孔的片數(shù)就越少。這直接影響到生產(chǎn)效率。 為避免鉆頭斷裂，在鉆小孔時(shí)，設(shè)備需要降低進(jìn)刀速度，同時(shí)提高轉(zhuǎn)速。這不僅會(huì)延長(zhǎng)加工時(shí)間，還會(huì)增加鉆頭的磨損率。 因此，在PCB設(shè)計(jì)時(shí)，盡量將過孔尺寸設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)導(dǎo)通孔或焊接孔時(shí)，需要考慮內(nèi)徑和外徑的尺寸要求。這些參數(shù)直接影響PCB的制造工藝。以嘉立創(chuàng)為例，雙面板和多層板最小加工參數(shù)的內(nèi)徑為0.15mm，外徑為0.25mm。 嘉立創(chuàng)如今可以生產(chǎn)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(shù)，嘉立創(chuàng)生產(chǎn)的PCB最高層數(shù)可達(dá)32層，最小孔徑達(dá)0.15mm，最小線寬線距可達(dá)0.0762mm，并支持?jǐn)?shù)百種層壓結(jié)構(gòu)。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(huán)偏小，在加工過程中，PCB可能因?yàn)殂@孔設(shè)備的偏差和對(duì)位公差，導(dǎo)致鉆孔與菲林上的焊盤中心位置發(fā)生偏移，出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象。 這種偏移會(huì)降低焊盤的有效面積，增加制造缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，甚至導(dǎo)致電氣連接失敗。 因此，合理設(shè)計(jì)焊環(huán)尺寸并考慮制造公差，對(duì)于保證PCB的質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要。 槽孔設(shè)計(jì)有哪些注意事項(xiàng)？槽孔是PCB設(shè)計(jì)時(shí)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(shè)計(jì)元素。 設(shè)計(jì)槽孔時(shí)，有兩個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)需特別注意： 一，“短槽”是PCB鉆孔中最難加工的。槽長(zhǎng)小于槽寬兩倍的槽孔稱之為短槽。由于槽長(zhǎng)小于槽寬兩倍，所以鉆了首孔再鉆尾孔時(shí)，會(huì)導(dǎo)致鉆刀部分在基材上，部分懸空，在受力不均的情況下，會(huì)導(dǎo)致槽孔鉆歪或偏短。因此，建議槽孔設(shè)計(jì)的最佳長(zhǎng)寬比為長(zhǎng)/寬≧2.5。 二，長(zhǎng)槽采用噴錫工藝。設(shè)計(jì)槽孔時(shí)，建議選擇噴錫工藝，尤其是槽孔長(zhǎng)度超過5mm，槽孔兩面環(huán)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(huán)寬小于0.3mm，在噴錫過程中，噴錫沖壓力太大，容易出現(xiàn)爆孔問題。如果一面孔環(huán)銅皮符合要求，而另外一面沒有銅環(huán)的情況。這種單邊銅環(huán)的槽孔，更容易受到?jīng)_擊，導(dǎo)致爆孔。 噴錫爆孔（左側(cè)和右側(cè)所示） 當(dāng)槽孔密集排列時(shí)，基材的經(jīng)緯線可能在鉆孔過程中被破壞，進(jìn)而導(dǎo)致噴錫時(shí)出現(xiàn)爆孔問題。這種特殊形態(tài)的設(shè)計(jì)，建議使用沉金工藝。 過孔（Via）和元件孔（Pad）有何區(qū)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(dǎo)通的作用，加工過程常規(guī)是選擇蓋油處理。 元件孔（Pad）通常是設(shè)計(jì)成插件孔，在插件焊接時(shí)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(dāng)做元件孔。選擇過孔蓋油時(shí)，插件孔會(huì)被油墨蓋住或者堵住，且大小無法達(dá)到有效控制。 另一種情況是誤將元件孔（Pad）當(dāng)做過孔使用，那么軟件自動(dòng)關(guān)閉過孔開窗時(shí)，無法有效識(shí)別，會(huì)導(dǎo)致需要蓋油的過孔無法蓋油。 總結(jié)●在設(shè)計(jì)PCB時(shí)，過孔是不能設(shè)計(jì)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(huán)偏小，可能出現(xiàn)偏孔現(xiàn)象。●“短槽”難加工，建議設(shè)計(jì)槽孔的最佳長(zhǎng)寬比為長(zhǎng)/寬大于或等于2.5。●設(shè)計(jì)槽孔時(shí)，環(huán)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） |
