工程/技术
PCB 中的各种过孔
PCB 中的过孔是什么?

过孔是PCB生产中最常见的孔。它们连接同一网络的不同层,但通常不用于焊接元件。过孔可分为三种类型:通孔、盲孔和埋孔。这三种过孔的详细信息如下:

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盲孔

盲孔是将 PCB 的一层连接到另一层而不穿过整个板的小孔。与传统方法相比,盲孔使设计人员能够更高效、更可靠地创建复杂且密集排列的 PCB。使用盲孔,设计人员可以在一块板上创建多个层,从而降低元件成本并缩短生产时间。此外,盲孔的深度通常不超过特定比率(孔径)。这种生产方法必须特别注意钻孔深度控制(Z 轴)。它应该适当。如果忽略它,在电镀过程中将不容易在孔中电镀。制作盲孔的另一种方法是,您也可以在制作单个电路层时先为需要连接的电路层钻孔,然后将每层粘在一起(例如,从 L1-l4 的盲孔,您可以先钻 L1 和 L2、L3 和 L4,然后连接所有四层)。尽管如此,这种方法需要精确的定位和对准装置。

通孔

通孔用于通过顶层和底层连接所有层。孔内镀铜可用于内部互连或作为元件定位孔。通孔的目的是允许电线或其他元件穿过表面。通孔提供了一种在需要连接点的印刷电路板、电线或类似基板上安装和固定电气连接的方法。它们还用作家具、货架和医疗设备等工业产品中的锚和紧固件。此外,通孔可以为机械或结构元件中的螺纹杆提供通过通道。此外,还需要堵塞通孔的过程。海博总结了堵塞通孔的以下要求。

用棉签或牙签清洁通孔。

确保通孔内没有碎片、污垢和灰尘。

测量通孔以确保其与插接装置兼容

选择合适的填充材料填充通孔:硅酮填缝剂、环氧腻子、膨胀泡沫或聚氨酯胶。

将堵漏装置插入并压入通孔。

将其牢固地保持在原位至少 10 分钟,然后释放压力。

完成后,擦去通孔周围多余的填充材料。

定期检查孔洞,确保没有泄漏或损坏。

根据需要,对不同尺寸的通孔重复该过程。

过孔的主要用途是电气连接,尺寸比其他用于焊接元件的孔要小,用于焊接元件的孔会大一些。在PCB生产工艺中,钻孔是一道基础工序,不能大意,没有在覆铜板上钻出所需的通孔,电路板就不能起到电气连接和固定器件的作用。如果钻孔操作不当,导致通孔加工过程中出现任何问题,可能会影响产品的使用,甚至整块板子报废,所以钻孔工序至关重要。

过孔的钻孔方法

过孔的钻孔方法主要有机械钻孔和激光钻孔两种。

机械钻孔

机械钻通孔是 PCB 行业中一项至关重要的工艺。通孔或通孔是完全穿过电路板并将一侧连接到另一侧的圆柱形开口。它们用于安装组件和连接各层之间的电路。机械钻通孔需要使用钻头、铰刀和埋头孔等专用工具来精确准确地创建这些开口。此过程可以手动完成,也可以通过自动化机器完成,具体取决于设计和生产要求的复杂性。机械钻孔的质量直接影响产品性能和可靠性,因此每次都必须正确完成此步骤。通过机械钻孔保持高标准,可以可靠、准确地制作通孔,以确保高效的电气连接。

激光钻孔

激光钻孔是 PCB 行业的标准工艺,可为制造商在印刷电路板上创建通孔时提供精度和准确性。此方法使用高功率激光在微米内创建非常小的精确通孔。使用激光钻孔技术,PCB 制造商可以快速高效地生产复杂的设计和组件,同时降低与机械钻孔或化学蚀刻等传统方法相关的成本。此外,由于其准确性和可重复性,激光钻孔比其他通孔制造工艺提供更好的结果,从而为复杂的电路板布局提供更大的设计灵活性。激光钻孔还消除了对特殊工具的需求以及与手动通孔制造相关的成本和时间。最终,激光钻孔是 PCB 制造中必不可少的工具,可提供更高的精度和生产率,同时通过提高效率帮助降低成本。

PCB过孔设计注意事项

确保通孔离元件或其他通孔不太近。

过孔是 PCB 设计中必不可少的一部分,必须小心放置以确保它们不会对其他元件或过孔造成任何干扰。当过孔太近时,存在短路风险,这可能会严重损坏 PCB 和所有连接的元件。根据海博的经验,为了最大限度地降低这种风险,过孔应与元件相距至少 0.1 英寸,过孔之间的距离不应小于 0.05 英寸。

确保过孔不与相邻层的走线或焊盘重叠。

在设计电路板的过孔时,必须确保过孔不与其他层上的任何走线或焊盘重叠。这是因为过孔可能导致电气短路,从而导致系统故障和失效。正如我们的工程师建议的那样,过孔应策略性地放置在没有相邻走线或焊盘的区域,以避免这种风险。此外,它还将确保过孔不会干扰 PCB 上的其他元件。

设计过孔时,请考虑电流和温度额定值。

确保通孔具有良好的镀铜性能,以达到载流能力。

应仔细考虑过孔的放置,避免布线困难或无法布线的位置。

在选择过孔尺寸和类型之前,先了解设计要求。

除非另有规定,过孔应距电路板边缘至少 0.3 毫米。

如果过孔彼此靠得太近,则在钻孔或布线时可能会损坏电路板。

在设计期间考虑通孔的纵横比非常重要,因为高纵横比的通孔会影响信号完整性和散热。

根据设计规则确保通孔与其他通孔、元件和电路板边缘有足够的间隙。

当过孔成对或更多个放置时,均匀分布它们以获得最佳性能非常重要。

请注意过孔可能太靠近元件主体,因为这会对通过的信号造成干扰。

考虑平面附近的过孔。应小心放置它们以最大限度地减少信号和电源噪声。

考虑尽可能将通孔与信号放置在同一层,因为这可以降低通孔成本并提高性能。

最小化过孔数量以降低设计复杂性和成本。

PCB通孔的机械特性
通孔直径

通孔直径必须大于插件元件引脚直径并留有一定的余量。布线能到达通孔的最小直径受钻孔和电镀工艺的限制。通孔直径越小,PCB占用空间越小,寄生电容越小,高频性能越好,但成本也会较高。

通孔垫

焊盘实现通孔电镀内层与印刷电路板表面(或内部)布线之间的电气连接。

通孔电容

每个通孔对地均存在寄生电容,通孔寄生电容会使数字信号的上升沿变慢或恶化,不利于高频信号传输,这是通孔寄生电容最主要的负面影响。不过,一般情况下,通孔寄生电容的影响非常微小,可以忽略不计,通孔直径越小,寄生电容越小。

通孔电感

通孔通常用于 PCB 中连接电气元件,但它们也可能产生意想不到的副作用:电感。电感是通孔的一种特性,当电流流过通孔并感应出磁场时就会产生这种特性。该磁场可能会干扰其他通孔连接,导致信号丢失或失真。如果我们想减轻这些影响,了解电感的工作原理以及可以采取哪些设计步骤来减少其对 PCB 的影响至关重要。

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