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3.5 小孔可靠性设计

3.5.1 印制电路板上孔的分类

孔(via)或称过孔是多层PCB的重要组成部分,钻孔的费用通常占PCB制作费用的30%~40%。因此,过孔设计也成为PCB设计的重要部分之一。简单地说,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:一类用作各层间的电气连接点;另一类用于元器件的固定或定位。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)。

PCB结构及各类孔的结构图如图3.15所示。

图3.15 PCB结构及各类孔的结构图

盲孔位于印制电路板的顶层或内层表面,具有一定的深度,用于表层线路和内层线路的连接,孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。盲孔结构图如图3.16所示。

图3.16 盲孔结构图

埋孔是指位于印制电路板内层的连接孔,它不会延伸到电路板的表面。上述两类孔都位于电路板的内层,层压前利用通孔成型工艺完成,在过孔形成过程中可能还会重叠做多个内层。埋孔结构图如图3.17所示。

图3.17 埋孔结构图

通孔穿过整个电路板,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,所以绝大部分印制电路板均使用通孔,而不用另外两种过孔。以下所说的过孔,若没有特殊说明,均指通孔。从设计的角度来看,一个过孔主要由两部分组成:一是中间的钻孔(drill hole);二是钻孔周围的焊盘区。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。通孔结构图如图3.18所示。

图3.18 通孔结构图

显然,在设计高速高密度的PCB时,设计者总是希望孔越小越好,这样PCB上可以留有更多的布线空间;另外,孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合作为高速电路。但孔尺寸减小的同时带来了成本的增加,而且孔的尺寸不可能无限制地减小,它受到钻孔(drill)和电镀(plating)等工艺技术的限制:孔越小,钻孔需花费的成本越高,孔也越容易偏离中心位置。就目前的PCB制作技术水平来说,当PCB基板厚度与孔径之比(即厚径比)超过10时,就需要重点关注小孔质量,因为工艺能力不强的PCB厂家无法保证孔壁镀铜的均匀,而镀层厚度的不均匀特别是镀层中间位置的镀层疏松、过薄均会严重影响孔的疲劳寿命。 T7uPGCsF3V5JBOyiCo7diakz1oDTth8etcq8Gp1oo8rZENWevFGXTfFD0M2nnLJ9

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