过孔类型的选择直接影响电路的信号完整性、密度和可制造性。常见的过孔类型包括通孔、埋孔和盲孔,不同类型的过孔具有不同的结构特点和应用场景。本文结合捷配 PCB 的设计和制造经验,详细解析三种过孔类型的结构特点、应用场景和设计技巧,帮助工程师根据项目需求选择合适的过孔类型。
通孔是最常见的过孔类型,从 PCB 的顶层贯穿到底层,适用于连接不同层的信号。通孔的结构简单,制造成本低,但其长度较长,寄生参数较大,在高频场景下会影响信号完整性。
通孔的主要参数包括:过孔直径、焊盘直径、反焊盘直径、板厚等。在高频设计中,通孔的板厚与孔径比应控制在 4:1 以内,以降低寄生电感。
埋孔位于 PCB 的内部层之间,不延伸到 PCB 的表面。埋孔的长度较短,寄生参数较小,适合高频高密度设计。埋孔的制造成本较高,需要采用多层压合工艺,适用于对信号完整性要求较高的场景。
埋孔的主要参数包括:埋孔直径、埋孔深度、层间对准精度等。捷配支持最小 0.15mm 的埋孔直径,层间对准精度可达 ±0.02mm,能满足高频板的设计需求。
盲孔从 PCB 的表面延伸到内部的某一层,不贯穿整个 PCB。盲孔的长度较短,寄生参数较小,同时能提高 PCB 的表面利用率。盲孔的制造成本较高,需要采用高精度的钻孔和压合工艺,适用于高频高密度的表面贴装电路。
盲孔的主要参数包括:盲孔直径、盲孔深度、表面平整度等。捷配支持最小 0.15mm 的盲孔直径,盲孔深度可根据客户需求定制。
三种过孔类型的对比见表 1:
表 1 三种过孔类型的对比
通孔适用于对信号完整性要求不高的低频电路和普通高频电路,如消费电子、工业控制等。在这些场景中,通孔的制造成本低、工艺成熟,能满足产品的基本需求。
例如,在一款频率为 1GHz 的工业控制板中,采用通孔连接不同层的电源和地,能保证电路的可靠性和稳定性。捷配在处理这类订单时,通常采用通孔设计,降低客户的制造成本。
埋孔适用于对信号完整性要求较高的高频高密度电路,如 5G 通信板、高速背板等。在这些场景中,埋孔的长度较短,寄生参数较小,能有效提升信号完整性。
例如,在一款 56Gbps 的高速背板中,采用埋孔连接内部层的高速信号,能缩短过孔长度,降低寄生电感,保证信号的传输质量。捷配在处理这类订单时,通常采用埋孔设计,结合高精度的压合工艺,提高产品的性能。
盲孔适用于对信号完整性和表面利用率要求较高的高频高密度表面贴装电路,如射频模块、毫米波雷达板等。在这些场景中,盲孔能提高 PCB 的表面利用率,同时降低寄生参数,保证信号的传输质量。
例如,在一款 24GHz 的毫米波雷达板中,采用盲孔连接表面贴装的天线和内部的射频电路,能提高表面利用率,同时降低寄生参数,保证雷达的探测精度。捷配在处理这类订单时,通常采用盲孔设计,结合高精度的钻孔工艺,提高产品的性能。
- 减小过孔直径:在满足制造工艺和机械强度的前提下,尽量减小过孔直径,降低寄生参数。
- 增加反焊盘直径:增大反焊盘直径,减小过孔与接地层之间的耦合电容。
- 缩短过孔长度:采用薄芯板叠层结构,减小板厚,缩短过孔长度。
- 合理布局接地过孔:在信号过孔周围布置接地过孔,形成屏蔽环,抑制串扰和电磁辐射。
- 优化埋孔位置:埋孔应布置在 PCB 的内部层之间,避免与表面贴装元器件冲突。
- 控制埋孔深度:埋孔深度应与内部层的位置匹配,避免过深或过浅。
- 保证层间对准精度:埋孔的层间对准精度直接影响连接可靠性,应选择工艺能力强的制造商。
- 结合通孔使用:在复杂的多层板中,可结合通孔和埋孔使用,提高设计的灵活性。
- 优化盲孔位置:盲孔应布置在 PCB 的表面,避免与内部元器件冲突。
- 控制盲孔深度:盲孔深度应与内部层的位置匹配,避免过深或过浅。
- 保证表面平整度:盲孔的表面应打磨平整,避免影响表面贴装元器件的焊接。
- 结合埋孔使用:在高频高密度电路中,可结合盲孔和埋孔使用,提高设计的密度和性能。
过孔类型的选择应与叠层设计匹配。例如,在采用薄芯板叠层结构的高频板中,适合采用埋孔和盲孔;在采用厚芯板叠层结构的低频板中,适合采用通孔。
过孔类型的选择应与 PCB 制造商的工艺能力匹配。例如,捷配支持通孔、埋孔和盲孔的加工,最小过孔直径为 0.15mm,层间对准精度可达 ±0.02mm。工程师在设计时,应提前了解制造商的工艺能力,避免设计无法制造。
过孔类型的选择应与成本预算匹配。通孔的制造成本最低,埋孔和盲孔的制造成本较高。工程师在设计时,应在满足性能要求的前提下,选择成本最低的过孔类型。
在量产前,应进行打样验证,测试不同过孔类型的电气性能。捷配提供高频板打样服务,最快 24 小时出货,同时可提供阻抗测试、信号完整性测试等验证服务。通过打样验证,可提前发现过孔类型选择中的问题,避免量产时的成本损失。
过孔类型的选择是高频 PCB 设计的关键环节,工程师应根据项目的性能要求、叠层设计、制造工艺和成本预算,选择合适的过孔类型。捷配作为专业的 PCB 制造商,拥有丰富的过孔设计和制造经验,能为客户提供从设计优化到量产的一站式服务。通过本文介绍的过孔类型选择指南和设计技巧,工程师可有效提升高频 PCB 的设计质量和量产效率。