芯耀
530
在多層PCB設(shè)計中，過孔（via）是連接不同電路層的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)，其設(shè)計直接影響電路性能、生產(chǎn)成本及可靠性。據(jù)統(tǒng)計，鉆孔費用占PCB制造成本的30%~40%，因此如何在高速、高密度設(shè)計中平衡性能與成本，成為工程師面臨的重要挑戰(zhàn)。本文結(jié)合行業(yè)規(guī)范與實戰(zhàn)經(jīng)驗，詳解過孔設(shè)計的核心要點，助您規(guī)避常見陷阱。在PCB設(shè)計中，重復(fù)性的模塊是不是讓你畫到懷疑人生？
一、過孔尺寸：小≠好，需兼顧工藝極限
過孔由鉆孔（drill hole）和外圍焊盤組成，尺寸選擇需遵循以下原則：內(nèi)徑與外徑規(guī)范：全通過孔內(nèi)徑≥0.2mm（8mil），外徑≥0.4mm（16mil）；極限情況下外徑可縮至0.35mm（14mil）。經(jīng)驗公式：外徑通常為內(nèi)徑的2倍±2mil。例如，8mil內(nèi)徑對應(yīng)14/16/18mil外徑（圖1-1）。
過孔由鉆孔（drill hole）和外圍焊盤組成，尺寸選擇需遵循以下原則：
內(nèi)徑與外徑規(guī)范：全通過孔內(nèi)徑≥0.2mm（8mil），外徑≥0.4mm（16mil）；極限情況下外徑可縮至0.35mm（14mil）。
經(jīng)驗公式：外徑通常為內(nèi)徑的2倍±2mil。例如，8mil內(nèi)徑對應(yīng)14/16/18mil外徑（圖1-1）。
工藝限制：孔徑過小會增加鉆孔偏移風(fēng)險，且孔深超過孔徑6倍時，電鍍均勻性難以保證。
設(shè)計建議：高速電路優(yōu)先選擇小孔以降低寄生電容，但需與板廠確認(rèn)工藝能力，避免盲目追求極限尺寸。
孔徑過小會增加鉆孔偏移風(fēng)險，且孔深超過孔徑6倍時，電鍍均勻性難以保證。設(shè)計建議：高速電路優(yōu)先選擇小孔以降低寄生電容，但需與板廠確認(rèn)工藝能力，避免盲目追求極限尺寸。
圖1 一階盲孔示意
二、埋盲孔：慎用高階設(shè)計，控制成本
對于BGA封裝（引腳間距≥0.65mm），建議避免使用埋盲孔，因其成本高昂。若必須使用，推薦采用一階盲孔（如TOP-L2或BOTTOM-L2），內(nèi)徑設(shè)為0.1mm（4mil），外徑0.25mm（10mil）（圖1）。高階盲孔雖能提升布線密度，但加工難度和成本呈指數(shù)級增長。
三、過孔與焊盤：規(guī)避“立碑”風(fēng)險
過孔直接放置在焊盤上雖能減少引線電感，但會導(dǎo)致錫膏流入孔內(nèi)，引發(fā)焊接“立碑”問題（圖1-2）。
圖2 ?過孔到焊盤打孔示意
安全間距：推薦過孔與焊盤邊緣保持4~8mil間距。
BGA區(qū)域：過孔應(yīng)位于兩焊盤中心，避免偏移導(dǎo)致連錫短路（圖3）。完成后需塞孔蓋油，確保BGA焊球平整。
圖3 BGA盤中孔示例
四、過孔間距：防破孔，保可靠性
過孔間距過近易引發(fā)鉆孔破孔，規(guī)范要求：
最小間距：≥0.5mm（推薦），0.35~0.4mm需極力避免，≤0.3mm禁止使用（圖4）。
高密度區(qū)域：采用交錯排列或調(diào)整孔徑，優(yōu)化空間利用率。
圖4 過孔與過孔之間的家間距
五、塞孔蓋油：提升焊接良率的關(guān)鍵
針對小孔徑過孔（≤0.5mm）及特殊場景，必須進(jìn)行塞孔蓋油處理：
金屬外殼器件：本體下方過孔需塞孔，避免與外殼短路。
散熱過孔例外：允許保留開口以增強(qiáng)散熱（圖5）。
六、固定焊盤：巧用過孔增強(qiáng)可靠性
耳機(jī)端子、按鍵、FPC等焊盤易受機(jī)械應(yīng)力影響，設(shè)計時可均勻添加1~2個過孔（圖6），通過增加銅箔附著力防止焊盤脫落。
七、扇孔設(shè)計：信號完整性與成本的雙贏策略
1. 常規(guī)CHIP器件扇孔
推薦將過孔置于器件外側(cè)，內(nèi)層走線可穿過兩孔之間，避免割裂參考平面（圖7）。錯誤做法會增加布線難度并破壞平面完整性。
圖7 常規(guī)CHIP器件扇出方式對比
2. BGA扇孔
過孔應(yīng)嚴(yán)格位于焊盤中心，禁止隨意偏移或打在焊盤上（圖8）。盤中孔易導(dǎo)致虛焊，且可能割裂電源/地平面，引發(fā)信號完整性問題。
圖8 BGA盤中孔示例
總結(jié)：規(guī)范落地，細(xì)節(jié)制勝
過孔設(shè)計是PCB工程中“牽一發(fā)而動全身”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過合理選擇尺寸、規(guī)范間距、優(yōu)化扇孔策略，既能滿足高速信號需求，又能控制成本。更重要的是，與板廠緊密溝通工藝細(xì)節(jié)，將設(shè)計規(guī)范轉(zhuǎn)化為可靠的產(chǎn)品，方能在激烈的市場競爭中脫穎而出。
