什么是微孔

2022-06-28

什么是微孔

一旦您了解了所有组件类型及其符号，设计PCB就会非常容易。但即便如此，在决定哪个组件放在电路板上的哪个位置时，它还是会让人感到困惑。这就是微孔可以提供很大帮助的时候。

您可能已经注意到，在PCB中，有这些非常小的圆圈。这些被称为微孔PCB，有时简称为过孔。由于某些原因，它们是创建PCB的重要组成部分。微孔可以确保各种类型的耐用性和性能，并使您的PCB看起来很棒。本指南将解释您需要了解的有关微孔的所有信息，以及它们对PCB设计的好处。

微孔：快速概述

微通孔是通孔的较小版本，是PCB上的一个孔，可让您在PCB下方走线并将它们连接到各种电路和连接。当所需连接点周围的铜太多而无法钻出正常尺寸的通孔时，可以使用微通孔PCB代替普通签证。微孔最常用于PCB的边缘，在那里很难或不可能钻出所需的孔。它们将顶层的焊盘连接到底层，或连接叠层的两个不同层的焊盘。

微通孔可以放置在PCB上的任何位置，但它们最常见于许多信号或电源线相互交叉的区域，以减少串扰并提高信号完整性。微孔具有令人难以置信的应用范围；它们可用于高速数据电路设计、电源和信号电路设计，以及需要将信号传入和传出结构的射频设计。即使它们很小，它们仍然可以实现与较大的对应物相同的目的。

微孔的类型

盲孔

盲孔是一种较小形式的盲孔，可用于将信号从一层传输到另一层。这些通孔是通过在介电层顶部沉积金属然后蚀刻掉金属直到达到所需深度来制造的。盲孔微孔变得越来越流行，因为它们的电感或电容非常小，提供比传统通孔更好的信号完整性。此外，微盲通孔的成本低于传统通孔，因为它使用的材料更少。

这种过孔的优点是它不与元件接触，使其比其他过孔更可靠。它也可用于接地目的。

埋地微孔

Buried microvias PCB与埋孔类似，只是直径更小，间距更大。它们完全嵌入基材中并覆盖有一层环氧树脂。当对PCB没有机械要求或不需要直接接触PCB的顶面时，可以使用埋入式微孔。

埋孔通常用于信号走线或电源层。它们在射频应用中大量使用，其中许多高频信号通过电路板。它们还具有比传统通孔更低的阻抗，使其成为高速数字电路的理想选择。

堆叠微孔

堆叠微孔是通过将多层金属堆叠在一起形成的，以提供电流流过的路径。在一层中创建一个孔并钻入下面的另一层。顶层焊接或焊接到底层上，在两层之间形成互连。这允许在不影响性能或可靠性的情况下进行快速、高效的路由。

交错微孔

交错的微孔PCB与同一层的焊盘对齐，但从其中心偏移了焊盘直径的一半。从其中心到电路板边缘的距离也是焊盘直径的一半。交错的微孔允许您在一个焊盘内放置两个过孔，而无需将它们重叠或不必在此位置将不同层上的走线布线在一起。这种类型的微孔可用于与周围的铜焊盘和走线进行电气连接。

Via-In-Pad 微孔

当需要通过密集的电路区域（例如在FPGA或ASIC中）路由信号时，可使用Via-In-Pad微通孔 (VIP)。VIP的占位面积比传统的微通孔小，并允许在其下方布线更多信号层。VIP的缺点是，如果放置得太近，它们可能会导致问题，这可能会导致通过同一VIP的走线之间的信号串扰。

创建焊盘中通孔微孔的方法包括切割或钻孔穿过PCB的顶部金属层，然后与底部金属层接触。它们用于各种应用，包括散热器和其他热管理设备。它们还用于电气开关、连接器和射频(RF)电路。

设计微孔

Microvias PCB可以通过三种方式制造：激光钻孔、冲压和铣削。激光钻孔是当今最常见的方法，因为与冲压或铣削方法相比，它可以实现更小直径的通孔（0.004 英寸或更小）且精度更高。

激光钻孔

钻孔是用激光完成的，打出非常干净的孔，留下很少或没有残留物。激光钻孔也比其他方法快得多，因此可以在需要快速钻孔大量电路板时使用。钻孔微孔通常为0.005英寸（0.127 毫米）宽和0.010英寸（0.254 毫米）深。它们一次分批生产200个或更多，以便它们可以一起放置在面板上，并在它们制成后立即焊接。

冲孔

制作微孔的另一种常用方法是使用压力机进行冲压。这台机器使用锋利的冲头切割铜层压板，而不会像钻头那样在孔的边缘留下任何毛刺。这允许非常高质量的微通孔可以轻松通过检查，并且仍然紧密地贴在它们的焊盘上，而不会在它们之间悬挂松散的材料。这些压力机专为此目的而设计，因此它们可以一次制作数百个微孔，并将它们放在面板上，以便稍后进行焊接。

铣削

铣削是使用微型钻头在板上切出一个孔，该钻头由计算机控制的切割头移动。刀具路径由软件生成，该软件考虑了所需孔的尺寸和形状。铣床可用于金属零件的粗加工或精加工。主轴可以双向旋转，因此您可以进行垂直或水平切割。

铣削的优势在于它可以非常精确地在板上切割出极小的特征，低至几分之一微米。缺点是速度慢、成本高，不适合制作大量的孔。

微孔的常见用途

微孔有很多用途，但这里有一些常见的用途：

焊接元件的热释放

与体积相比，标准尺寸通孔元件上的焊球表面积相对较小，这导致它们在焊接过程中需要很长时间才能加热。这会导致冷焊点和较差的电气性能。微孔可用作散热装置，以允许更多的热量从焊球传递，从而减少适当的焊料回流所需的时间并提高可靠性。

连接电源层

电源层有助于将热量从多个组件消耗电流的高密度电路板区域散发出去。为了实现这一点，微通孔通常直接放置在每个电源平面上方，以便热量可以快速分布在整个平面上，而不是像标准通孔那样集中在板上的一个点上。

连接接地层

 接地层旨在吸收噪声并防止干扰侵入电路板的敏感部分，例如模拟或数字信号路径。接地层通常通过微孔连接，以共享板上的一个公共连接点。这有助于确保所有接地点均已连接并正确接地。

谐振电路

微孔可用于谐振电路，以减少走线的电感并减少初级和次级谐振元件之间的相移。这有助于减少信号完整性很重要的高频应用中的信号损失。

电源完整性测试

微孔允许您测试电源完整性，而无需在测试过程（如老化测试或EMI测试过程（如辐射测试或抗扰度测试）期间从板上移除组件或将它们置于压力下）。

最后的想法

不可否认，微孔已经改变了PCB行业的游戏规则。当它们在1990年代首次推出时，它们为扩展BGA布线选项和最大化布线密度提供了机会。它们的制造方式也为PCB盈利开辟了新的可能性。今天，微孔可用于制造比以往任何时候都更广泛的印刷电路板。唯一的问题是您打算如何在下一个项目中使用微孔的这些属性。