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过孔（Via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB 制板费用的30%～40%。简单来说，PCB上的每一个孔都可以称为过孔。从作用上看，过孔可以分成两类：一类用于各层间的电气连接；另一类用于器件的固定或定位。如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔（Blind Via）、埋孔（Buried Via）和通孔（Through Via）。盲孔位于PCB的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度与孔径之比需要满足一定的要求。埋孔是指位于PCB内层的连接孔，它不会延伸到PCB的表面。上述两类孔都位于PCB的内层，层压前利用通孔成形工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。通孔穿过整个PCB，可用于实现内部互连或作为元器件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分PCB均使用通孔，而较少采用另外两类过孔。以下所说的过孔，没有特殊说明的，均作为通孔考虑。
从设计的角度来看，一个过孔主要由两部分组成，一是中心钻孔（Drill Hole），二是钻孔周围的焊盘区，如图1-10-1所示。这两部分的尺寸决定了过孔的大小。
图1-10-1 过孔的结构
很显然，在高速、高密度的PCB设计中，设计者总是希望过孔越小越好，这样PCB上可以留有更多的布线空间。此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适用于高速电路。但孔尺寸的减小带来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制地减小，它受到钻孔和电镀（Plating）等工艺技术的限制：孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时，就无法保证孔壁均匀镀铜。比如，如果一块正常的6层PCB的厚度（通孔深度）为50mil，那么，一般条件下PCB厂家能提供的钻孔最小直径只能达到8mil。随着激光钻孔技术的发展，钻孔的尺寸也可以越来越小，一般直径不大于6mil的过孔就称为微孔。在HDI（高密度互连结构）设计中经常用到微孔，微孔技术可以允许过孔直接打在焊盘上（Via-in-Pad），这大大提高了电路的性能，节约了布线空间。
过孔在传输线上表现为阻抗不连续的断点，会造成信号的反射。一般过孔的等效阻抗比传输线低约12%，如50Ω的传输线在经过过孔时阻抗会减小6Ω（具体值和过孔的尺寸、板厚有关）。但过孔因为阻抗不连续而造成的反射其实是微乎其微的，其反射系数仅为（50-44）/（44+50）≈0.06，过孔产生的问题更多地集中于寄生电容和电感的影响。
过孔本身存在着寄生的杂散电容，如果已知过孔在地层上的阻焊区直径为2 D ，过孔焊盘的直径为1 D ，PCB的厚度为 T ，板基材介电常数为 ε ，则过孔的寄生电容近似为
C =1.41 εTD 1 /（ D 2 - D 1 ）
过孔的寄生电容给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。举例来说，对于一块厚度为50mil的PCB，如果使用的过孔焊盘直径为20mil（钻孔直径为10mil），阻焊区直径为40mil，则可以通过上面的公式近似计算出过孔的寄生电容为
C =1.41×4.4×0.050×0.020/（0.040-0.020）≈0.31pF
这部分电容引起的上升时间变化量大致为
T 1 0-90 =2.2 C （ Z 0 /2）=2.2×0.31×（50/2）=17.05ps
从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升沿变缓的效用不是很明显，但是如果布线中多次使用过孔进行层间的切换，就会用到多个过孔，设计时就要慎重考虑。实际设计中可以通过增大过孔和覆铜区的距离或减小焊盘的直径来减小寄生电容。
过孔存在寄生电容的同时也存在寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效果。可以用下面的经验公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感：
L =5.08 h ［ln（4 h / d ）+1］
式中， L 为过孔的寄生电感； h 为过孔的长度； d 为中心钻孔的直径。从上式可以看出，过孔的直径对寄生电感的影响较小，对寄生电感影响最大的是过孔的长度。对上面的例子，计算过孔的寄生电感为
L =5.08×0.050×［ln（4×0.050/0.010）+1］≈1.015nH
如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗为 X L =π L / T 10-90 ≈3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流通过时已经不能被忽略。
注意
旁路电容在连接电源层和地层时需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
通过上面对过孔寄生特性的分析可以看到，在高速PCB 设计中，看似简单的过孔往往会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中应尽量做到以下几点。
☺从成本和信号质量两方面考虑，选择尺寸合适的过孔。必要时可以考虑使用不同尺寸的过孔。例如，对于电源或地线，可以考虑使用较大尺寸的过孔，以减小阻抗；而对于信号布线，则可以使用尺寸较小的过孔。当然，随着过孔尺寸减小，相应的成本会增加。
☺使用较薄的PCB有利于减小过孔的两种寄生参数。
☺PCB上的信号布线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
☺电源和地的引脚要就近打过孔，过孔和引脚之间的引线越短越好。可以考虑并联打多个过孔，以减小等效电感。
☺在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB上放置一些多余的接地过孔。
☺对于密度较高的高速PCB，可以考虑使用微孔。