了解PCB设计孔内焊盘

2020-07-03

尽管对于设计人员来说，在電(diàn)路板的焊盘中使用(yòng)过孔非常方便，但此过程还有(yǒu)许多(duō)其他(tā)优点。同时，您还应该注意一些问题。让我们进一步看一下什么是焊盘通孔（VIP）设计，以及它在布局印刷電(diàn)路板时如何為(wèi)您提供帮助。

PCB设计中通孔

首先让我们看一下不同类型的通孔：

通孔：这是几乎每个印刷電(diàn)路板上都用(yòng)于将网从一层電(diàn)连接到另一层的标准孔。它是用(yòng)机械钻制成的，一直贯穿整个電(diàn)路板。

盲孔：也可(kě)以机械钻孔。它从外层开始，并穿过板层。

埋孔：类似于盲孔，但它在内部层上开始和停止。

Microvia：这些通孔是用(yòng)激光创建的，将仅跨越两层。甲微孔是比常规通过机械钻孔，使之更适合于高密度的電(diàn)路板设计小(xiǎo)得多(duō)。

但是，设计人员需要注意使用(yòng)过孔的成本。正如電(diàn)路板上的走線(xiàn)会产生電(diàn)感一样，过孔也会产生電(diàn)感，它们会影响高频网络的信号完整性。因此，在PCB设计中如何使用(yòng)过孔有(yǒu)许多(duō)考虑因素。然而，过孔对于成功布線(xiàn)電(diàn)路板至关重要。随着组件引脚数的不断增加，寻找路由所有(yǒu)连接到这些设备的网络的方法变得越来越困难，这就是通过焊盘技术的真正帮助。

您需要了解的孔贴设计

焊盘内通孔设计是将通孔放入表面贴装元件封装的金属焊盘中的做法。使用(yòng)VIP设计有(yǒu)很(hěn)多(duō)优点，以下是其中一些：

VIP可(kě)以帮助对具有(yǒu)细间距引脚的大型零件（例如BGA）进行逃生布線(xiàn)。如果引脚间距对于从焊盘到通孔的传统逸出路径而言太窄，则将通孔放置在焊盘中是理(lǐ)想的解决方案。

VIP允许更靠近零件的放置，例如旁路電(diàn)容器，这在高速设计中至关重要。

它们可(kě)以帮助在与飞机短距离连接至关重要的高频部分(fēn)接地。

散热垫中较大的通孔还将通过電(diàn)路板散热，从而有(yǒu)助于管理(lǐ)功率组件中的热量。

使用(yòng)VIP设计的权衡是在制造電(diàn)路板时会涉及更多(duō)的时间和费用(yòng)。对于传统的通孔逃逸布線(xiàn)，電(diàn)路板的阻焊层将覆盖或“搭接”通孔。这可(kě)以防止在组装过程中焊料通过通孔向下吸走。但是，在VIP设计中，这不是一个选择，因為(wèi)它将防止零件焊接到板上。為(wèi)了解决这个问题，必须对VIP进行遮盖或“封盖”，这需要在制造过程中增加一个步骤。

用(yòng)于VIP的盖子必须是可(kě)焊接的材料，因為(wèi)它是组件将要附着到的焊盘的一部分(fēn)。然而，由于在通孔内截留的空气会在组装期间脱气，因此盖带来了另一个问题。由于焊盘中有(yǒu)通孔，因此任何除气都可(kě)能(néng)破坏组装过程中形成的焊点。為(wèi)避免这种情况，必须先堵塞通孔。通常，為(wèi)此使用(yòng)环氧化合物(wù)，这又(yòu)增加了板的制造过程的另一步骤。

焊盘内通孔设计的好处的折衷是，在制造電(diàn)路板时涉及更多(duō)的费用(yòng)和时间。

焊盘上的通孔可(kě)以通过机械钻孔或激光钻孔来创建。您选择使用(yòng)的通孔类型将取决于電(diàn)路板的设计需求，制造商(shāng)的功能(néng)以及您要支付的价格： 

标准过孔：常规的机械钻孔过孔焊盘非常有(yǒu)用(yòng)，只要焊盘尺寸能(néng)够支撑它即可(kě)。该孔必须在垫板中具有(yǒu)足够大的环形圈以支撑钻头，这意味着较小(xiǎo)的BGA垫板可(kě)能(néng)不支持标准通孔。机械钻孔也需要用(yòng)环氧树脂堵住，然后電(diàn)镀以形成所需的焊料表面。

微型通孔：这些孔可(kě)以比机械钻孔的通孔小(xiǎo)得多(duō)，并且需要更少的环形圈。因此，它们将在具有(yǒu)细间距焊盘的零件上使用(yòng)较小(xiǎo)的焊盘尺寸。它们填充有(yǒu)铜，然后进行了平面化处理(lǐ)，从而获得了良好的焊接表面，而无需担心脱气。由于使用(yòng)的走線(xiàn)宽度和间距很(hěn)窄，因此激光打孔微孔的确增加了额外的费用(yòng)。此外，并非所有(yǒu)制造商(shāng)都支持微孔。

如何在PCB设计中创建精密的焊盘内孔

您可(kě)能(néng)会迫使大多(duō)数PCB设计系统将过孔放入焊盘中，但是如果尚未针对该技术设置系统，则最终可(kě)能(néng)会遇到很(hěn)多(duō)设计规则检查错误。当使用(yòng)设计為(wèi)支持这种技术的软件系统时，首先需要创建所需的过孔，如上图所示，其中是使用(yòng)padstack编辑器创建微孔的。接下来，您需要為(wèi)系统内的VIP设置规则，以使其接受您放置过孔的位置。

為(wèi)了高效地设计现代PCB，您需要一个PCB设计系统，该系统能(néng)够创建多(duō)个通孔形状和结构，并且还具有(yǒu)规则编辑功能(néng)，可(kě)以為(wèi)焊盘中的焊盘设置设计。