过孔（via）是多层PCB线路板的重要组成部分之一，
钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。
简单的说来，PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。
从作用上看，过孔可以分成两类：一是用作各层间的电气连接；二是用作器件的固定或定位。
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）
。
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位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率（孔径）。
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是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。上述两类孔都位于线路板的内层，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好几个内层。
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这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。
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由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。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，一个过孔主要由两个部分组成，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。
很显然，在高速，高密度的PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板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，更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制的减小，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，就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如，如果一块正常的6 层PCB 板的厚度（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，一般直径小于等于6Mil 的过孔，我们就称为微孔。在HDI（高密度互连结构）设计中经常使用到微孔，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12%左右，比如50欧姆的传输线在经过过孔时阻抗会减小6 欧姆（具体和过孔的尺寸，板厚也有关）。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：
（44-50）/（44+50）=0.06。
过孔产生的问题更多的集中于寄生电容和
寄生
电感的影响。
过孔本身存在着对地的寄生电容，如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2，过孔焊盘的直径为D1，PCB板的厚度为T，板基材介电常数为ε，则过孔的寄生电容大小近似于：
C=1.41εTD1/（D2-D1）。
过孔的寄生电容会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板，如果使用内径为10Mil，焊盘直径为20Mil的过孔，焊盘与地铺铜区的距离为32Mil，则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是：
C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.032-0.020）=0.517pF
T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2x0.517x（55/2）=31.28ps
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延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。
同样，过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，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的影响。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用。
我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感：
其中L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径。从式中可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响的是过孔的长度。
L=5.08x0.050［ln（4x0.050/0.010）+1］=1.015nH
如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：
这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
高速PCB多层板中，信号从某层互连线传输到另一层互连线就需要通过过孔来实现连接，在频率低于1GHz时，过孔能起到一个很好的连接作用，其寄生电容、电感可以忽略。
当频率高于1GHz后，过孔的寄生效应对信号完整性的影响就不能忽略，此时过孔在传输路径上表现为阻抗不连续的断点，会产生
信号的反射、延时、衰减
等信号完整性问题。
当信号通过过孔传输至另外一层时，信号线的参考层同时也作为过孔信号的返回路径，并且返回电流会通过电容耦合在参考层间流动，并引起
地弹
等问题。
我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的过孔往往也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，在设计中可以尽量做到以下要求：
1、从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔。比如对6-10层的内存模块PCB设计来说，选用
10/20Mil
（钻孔/焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸的板子，也可以尝试使用
8/18Mil
的过孔。目前技术条件下，很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗。
PCB中的过孔主要由孔、孔周围的焊盘区、POWER层隔离区三部分组成。
（1）选择合理的过孔尺寸。对于多层一般密度的PCB设计来说，选用0.25mm/0.51mm/0.91mm（钻孔/焊盘/POWER隔离区）的过孔较好；对于一些高密度的PCB也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm的过孔，也可以尝试非穿导孔；对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗；
（2）POWER隔离区越大越好，考虑PCB 上的过孔密度，一般为D1=D2+0.41。
2、上面讨论的两个公式可以得出，使用
较薄的PCB板
有利于减小过孔的两种寄生参数。
3、
电源和地的管脚要就近打过孔
，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。
4、PCB板上的信号走线尽量不换层，也就是说
尽量减少不必要的过孔
。
5、在信号换层的过孔附近
放置一些接地的过孔
，以便为信号提供近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然，在设计时还需要灵活多变。
此外，
过孔长度也是影响过孔电感的主要因素之一。
对用于顶、底层导通的过孔，过孔长度等于PCB厚度，由于PCB层数的不断增加，PCB厚度常常会达到5mm以上。然而，高速PCB设计时，为减小过孔带来的问题，过孔长度一般控制在2.0mm以内。对于过孔长度大于2.0mm过孔，通过增加过孔孔径，可在一定程度上提高过孔阻抗连续性。当过孔长度为1.0mm及以下时，最佳过孔孔径为0.20mm~0.30mm。
前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况，有的时候，我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。
特别是在过孔密度非常大的情况下，可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽，解决这样的问题除了移动过孔的位置，我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。
PCB工程师注意啦：通常PCB上的打过孔换层会引起镜像平面的非连续性，这就会导致信号的最佳回流途径被破坏。
我们都知道，信号打孔换层会改变信号的回流路径，如果信号换层，回流路径也跟着换层，但是在信号换层处过孔不能将信号回路连通起来，将引起信号回路面积增大，从而导致EMC问题。
如下图所示，描述了信号打孔换层的几种情况：
a、信号线换层，回流路径也从GND换到VCC上去了；
b、信号线换层，但参考面没改变，回流路径没有换层；
c、信号线换层，回流路径也换层，但只是从一个GND平面换到另一个平面；
a、c两种情况如果不能在信号换层过孔处将信号回路连通起来，将引起信号回路面积增大，从而导致EMC问题。
针对以上换层引起的回路问题其解决方法如下：
a、需要在过孔附近放置旁路电容将VCC与GND连接起来，以给回路提供一个低阻抗通路；
b、建议高速信号线及时钟线采用此种换层方式；
c、需在换层过孔附近放置地过孔将GND与GND连接起来，以给回路就近提供一个通道。
所以我们经常可以看到一些经验丰富的PCB设计师在处理高速信号打孔换层的时候，在信号孔附近添加回流地孔，如下图所示。
包括一些高速连接器在设计的时候其高速信号管脚两边也是地管脚如下图所示。
给传输线上的信号过孔配置相邻的接地过孔，主要有两个好处：
-
一是给信号过孔承载的信号提供良好的信号回流通路；
-
二是通过接地过孔消除信号之间的电磁场辐射。
实验证明：信号回流通路对于信号的阻抗影响比较大。通过在传输线及其过孔附近添加接地过孔的方式，可以有效地降低了阻抗的不连续性，从而改善因阻抗不连续导致的反射现象，进而引发EMC问题。在传输线信号的过孔周围加载接地过孔，原则上是数量越多越好、距离信号过孔越近越好。
回流地孔不仅能改善信号的EMC和回流通道，还能改善过孔的阻抗，降低链路阻抗的不连续性。
高速差分过孔三维电磁仿真的过孔模型，其中就包含了回流地孔，如下图所示。
对单端过孔过孔的其他参数及仿真参数设置如下表所示。
1）接地过孔数量的多少对信号传输质量影响
接地过孔的数量是不是越多越好呢？在一定频率的信号传输通路，几个接地过孔就足够了呢？为了弄清楚这些问题，需要对接地过孔的数量进行仿真，仿真结果如下图所示。
从上图中S11曲线可以看出：
5.2GHz是一个分界点，对于5.2GHz以上的信号过孔附近加载4个接地过孔，过孔的反射损耗会明显降低。
可见，加载接地过孔的方式能够有效地降低高频信号的阻抗不连续性。
2）接地过孔孔径大小对信号传输质量影响
为了明确接地过孔孔径大小对信号传输质量的影响，进行的仿真结果如下图所示。
仿真接地过孔孔径对信号的影响，可以发现：
当接地过孔孔径与信号过孔一样均为10mil时，反射损耗减小非常明显；
随着接地过孔孔径的进一步增大，信号的传输衰减呈递减趋势，但是趋势逐渐变缓。
建议接地过孔的相关参数与其相邻的信号过孔一致。
这有两个好处：一是保证了信号的有效传输；二是减少钻孔的种类，从而提高制板生产的工作效率。
3）接地过孔距离远近对信号传输质量的影响
接地过孔与信号过孔的间距从25mil到75mil之间变化时，对信号传输质量影响的仿真结果如下图所示。
通过仿真可以看出：
接地过孔与信号过孔的间距对过孔传输衰减的作用不明显。
考虑到信号从接地过孔处回流，可根据实际情况在距离信号过孔尽量近的位置放置接地过孔，以便实现回流路径的最小化。
背钻其实就是孔深钻比较特殊的一种，在多层板的制作中，例如12层板的制作，我们需要将第1层连到第9层，通常我们钻出通孔（一次钻），然后沉铜。
这样第1层直接连到第12层，实际我们只需要第1层连到第9层，第10到第12层由于没有线路相连，像一个柱子。
这个柱子影响信号的通路，在通讯信号中会引起信号完整性问题。所以将这个多余的柱子（业内叫STUB）从反面钻掉（二次钻），所以叫背钻。
但是一般也不会钻那么干净，因为后续工序会电解掉一点铜，且钻尖本身也是尖的。所以PCB厂家会留下一小点，这个留下的STUB的长度叫B值，一般在50-150UM范围为好。
背钻的作用是钻掉没有起到任何连接或者传输作用的通孔段，避免造成高速信号传输的反射、散射、延迟等，给信号带来“失真”研究表明：影响信号系统信号完整性的主要因素除设计、板材料、传输线、连接器、芯片封装等因素外，导通孔对信号完整性有较大影响。
依靠钻针下钻时，钻针尖接触基板板面铜箔时产生的微电流来感应板面高度位置，再依据设定的下钻深度进行下钻，在达到下钻深度时停止下钻。如图二：
a、提供PCB，PCB上设有定位孔，利用所述定位孔对PCB进行一钻定位并进行一钻钻孔；
b、对一钻钻孔后的PCB进行电镀，电镀前对所述定位孔进行干膜封孔处理；
d、在形成外层图形后的PCB上进行图形电镀，在图形电镀前对所述定位孔进行干膜封孔处理；
e、利用一钻所使用的定位孔进行背钻定位，采用钻刀对需要进行背钻的电镀孔进行背钻；
f、背钻后对背钻孔进行水洗，清除背钻孔内残留的钻屑。
10)如果背钻要求钻到M层，那么M层到M-1（M层的下一层）层的介质厚度最小0.17MM。
背板主要应用于通信设备、大型服务器、医疗电子、军事、航天等领域。由于军事、航天属于敏感行业，国内背板通常由军事、航天系统的研究所、研发中心或具有较强军事、航天背景的PCB制造商提供；在中国，背板需求主要来自通信产业，现逐渐发展壮大的通信设备制造领域。
“过孔开窗”和“过孔盖油”是电路板设计中的两个专业术语。
如果你是一个初学电子的小白，听到某人说了句：
“把这个电路板给我设计成过孔开窗的”，是不是感觉说这话的人很牛。
不过，千万别被专业术语给吓坏了，“过孔开窗”、“过孔盖油”，就是电路板设计中的一个关于过孔如何处理的方式而已。
如上图，左边的过孔就是“开窗”处理，右边的过孔就是“盖油”处理。实际上就是：是否要进行绝缘处理。
“盖油”的“油”就是指电路板上的那一层颜色，比如你的电路板上绿色的，说明你用的油是绿油，如果你的电路板是蓝色的，说明你用的油是蓝油。
“开窗”就是“不盖油”。
理论一定要在实践中学，来看看我的电路板实物吧。
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