干货 | PCB设计中的过孔知识

发布时间: 2024-11-04 19:58:03

来源: PCB电路板之家

过孔（via）是PCB设计中的一个重要知识点，特别是对高速多层PCB设计来说，过孔的设计需要引起工程师的重视。接下来一起来了解下PCB设计中的过孔知识吧。

过孔的类型

过孔一般又分为三类：通孔、盲孔和埋孔。

盲孔：指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，孔的深度与孔径通常不超过一定的比率。

埋孔：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。

通孔：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。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以一般印制电路板均使用。

过孔的设计规则

综合设计与生产，工程师需要考虑以下问题：

（1）过孔不能位于焊盘上；

（2）器件金属外壳与PCB接触区域向外延伸1.5mm区域内不能有过孔。

（3）贴片胶点涂或印刷区域内不能有过孔。如采用贴片胶点涂或印刷工艺的CHIP、SOP元件下方的PCB区域。

（4）全通过孔内径原则上要求0.2mm（8mil）及以上，外径的是0.4mm(16mil)以上，有困难地方必须控制在外径为0.35mm(14mil)。

（5）BGA在0.65mm及以上的设计建议不要用到埋盲孔，成本会大幅度增加。

（6）过孔与过孔之间的间距不宜过近，钻孔容易引起破孔，一般要求孔间距0.5mm及以上，0.35mm-0.4mm极力避免，0.3mm及以下禁止。

普通PCB中的过孔

在普通PCB 设计中，过孔的寄生电容和寄生电感对PCB设计的影响较小，对1-4层PCB 设计，一般选用0.36mm/0.61mm/1.02mm（钻孔/ 焊盘/POWER 隔离区）的过孔较好，一些特殊要求的信号线（如电源线、地线、时钟线等）可选用0.41mm/0.81mm/1.32mm 的过孔，也可根据实际选用其余尺寸的过孔。

高速PCB中的过孔

一、影响

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1 GHz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。

可见，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，工程师在设计中可以尽量做到：

（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；

（3）PCB 上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量减少过孔；

（4）使用较薄的PCB有利于减小过孔的两种寄生参数；

（5）电源和地的管脚要就近过孔，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；

（6）在信号换层的过孔附近放置一些接地过孔，以便为信号提供短距离回路。