PCB 焊盘内过孔-高密度 PCB 的空间优化方案

来源：捷配时间: 2025/10/11 10:20:31 阅读: 5

在高密度 PCB 设计中，普通过孔（独立于焊盘的过孔）需占用额外空间，导致元件布局拥挤（如手机主板元件密度超 60 个 /cm² 时，过孔间距不足 0.2mm）。PCB 焊盘内过孔（Pad-in-Via，简称 PIV）通过 “将过孔集成在元件焊盘内部”，实现 “层间导通 + 焊盘功能” 二合一，大幅节省 PCB 空间，成为消费电子、穿戴设备等小型化产品的核心设计方案。若对焊盘内过孔的基础特性认知不足，易出现 “焊接不良”“信号完整性差” 等问题。今天，我们从基础入手，解析焊盘内过孔的定义、结构、与普通过孔的差异及核心价值，帮你建立系统认知。

首先，明确 PCB 焊盘内过孔的核心定义：指在 PCB 元件焊盘的物理区域内开设的过孔，既承担 “不同信号层 / 电源层的电气导通” 功能，又不占用焊盘外的额外空间，适用于贴片元件（如 0402、0603 片式元件）与部分插件元件（如小间距连接器）的焊盘。其核心设计原则是 “过孔中心与焊盘中心重合，过孔边缘不超出焊盘边界”，确保焊接时焊锡能同时覆盖焊盘与过孔，避免虚焊。

PCB 焊盘内过孔的结构由 “过孔本体 + 焊盘铜箔 + 阻焊层” 三部分组成，各部分功能明确：?

过孔本体：包括钻孔（直径 0.1-0.3mm，根据焊盘大小匹配）、沉铜层（厚度 15-25μm，确保导通）、电镀铜层（厚度 20-30μm，增强机械强度），核心作用是实现层间电气连接，导通电阻需≤50mΩ；?

焊盘铜箔：围绕过孔的圆形或方形铜箔（面积比过孔面积大 2-3 倍，如过孔直径 0.2mm，焊盘直径 0.4-0.6mm），用于焊接元件引脚，铜箔纯度≥99.9%，确保良好导电性与焊锡润湿性；?

阻焊层：覆盖焊盘外的区域，焊盘内过孔区域需开窗（开窗尺寸比焊盘大 0.1-0.2mm），避免阻焊剂进入焊盘影响焊接，阻焊层厚度 10-20μm，耐温≥260℃（适配回流焊）。?

与普通过孔（独立于焊盘的过孔）相比，焊盘内过孔的核心差异集中在 “空间占用、功能集成、焊接要求” 三个维度，具体对比如下：?

空间占用：普通过孔需与焊盘保持 0.15-0.2mm 间距（避免焊锡流入过孔导致虚焊），单过孔 + 焊盘总占用面积约 0.12mm²（焊盘 0.07mm²+ 过孔及间距 0.05mm²）；焊盘内过孔将过孔集成在焊盘内，总占用面积仅 0.07mm²，空间利用率提升 42%，特别适合高密度 PCB（如智能手表 PCB，面积仅 2-3cm²）；?

功能集成：普通过孔仅承担导通功能，焊盘仅承担焊接功能，需分开设计；焊盘内过孔同时实现 “导通 + 焊接”，减少设计步骤，简化 PCB 布局，例如手机主板的 0402 电阻焊盘，集成过孔后无需额外为电阻设计信号导通过孔；?

焊接要求：普通过孔与焊盘分离，焊接时只需确保焊锡覆盖焊盘；焊盘内过孔需确保焊锡同时覆盖焊盘与过孔（过孔填充率≥80%），避免过孔空洞导致虚焊，对焊锡量与焊接温度控制更严格（如回流焊峰值温度需精准控制在 250-255℃）。?

PCB 焊盘内过孔的核心价值，贯穿高密度 PCB “小型化 - 性能 - 成本” 全流程，具体可拆解为三点：?

1. 节省 PCB 空间，助力设备小型化?

高密度 PCB（如手机主板、智能手环）的空间极其宝贵，焊盘内过孔通过 “功能集成” 减少空间浪费。例如，某智能手表 PCB 需布局 100 个 0402 电阻，若用普通过孔，每个电阻需额外占用 0.05mm² 空间，总额外占用 5mm²；用焊盘内过孔后，无额外空间占用，PCB 面积可从 3cm² 缩小至 2.8cm²（缩小 6.7%），满足手表的小型化需求。?

2. 缩短信号路径，优化信号完整性?

普通过孔与焊盘分离，信号需从焊盘通过铜箔绕至过孔，路径长度约 0.2-0.3mm；焊盘内过孔的信号路径直接从焊盘中心通过过孔，路径长度缩短至 0.1mm 以内，信号传输延迟减少 30%（如 1GHz 信号，路径缩短 0.2mm，延迟从 0.67ps 降至 0.33ps），反射系数从 - 18dB 优化至 - 22dB，提升信号完整性，特别适合高频信号（≥1GHz）场景。?

3. 简化制造流程，降低成本?

焊盘内过孔减少了过孔数量（如某 PCB 用普通过孔需 200 个过孔，用焊盘内过孔后减少至 150 个），降低了钻孔与电镀成本（钻孔成本约 0.01 元 / 个，电镀成本约 0.02 元 / 个，可节省 1.5 元 / 片 PCB）。同时，简化的布局减少了 PCB 设计时间（从 2 天缩短至 1.5 天），间接降低研发成本。?

PCB 焊盘内过孔的适用场景需满足 “焊盘尺寸≥过孔尺寸 2 倍” 的条件，主要包括：?