过孔尺寸:小并非总是美,工艺极限需兼顾
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过孔由钻孔(drill hole)以及外围焊盘共同构成,其尺寸的选择需严格遵循以下原则:内径与外径规范:全通过孔的内径应大于等于 0.2mm(8mil),外径则应大于等于 0.4mm(16mil);在极限情况下,外径可缩小至 0.35mm(14mil)。
经验公式:通常来说,外径约为内径的 2 倍 ±2mil。举例而言,8mil 内径的过孔,其外径可对应 14/16/18mil。
工艺限制:孔径若过小,会显著增加钻孔偏移的风险;并且当孔深超过孔径的 6 倍时,电镀均匀性将难以得到有效保障。
设计建议:在高速电路的设计中,优先选用小孔径过孔,能够降低寄生电容,但务必提前与板厂沟通确认其工艺能力,切不可盲目追求极限尺寸。
二、埋盲孔:高阶设计需慎用,成本控制是关键
对于 BGA 封装(引脚间距≥0.65mm)的设计,应尽量避免使用埋盲孔,因为其会大幅提升成本。若确实无法避免,建议采用一阶盲孔(如 TOP - L2 或 BOTTOM - L2),内径设置为 0.1mm(4mil),外径设置为 0.25mm(10mil)。高阶盲孔虽能有效提升布线密度,但加工难度与成本也会随之呈指数级增长。
三、过孔与焊盘:小心 “立碑” 风险
将过孔直接放置在焊盘上,虽能在一定程度上减少引线电感,但会导致锡膏流入孔内,极易引发焊接 “立碑” 问题。因此,需注意以下几点:
安全间距:推荐过孔与焊盘边缘保持 4 - 8mil 的间距。
BGA 区域:过孔应精确位于两焊盘中心位置,严禁偏移,以防连锡短路。完成过孔设计后,需进行塞孔盖油处理,以确保 BGA 焊球的平整性。
四、过孔间距:防止破孔,保障可靠性
过孔间距若过近,在钻孔过程中极易引发破孔现象,具体规范要求如下:
最小间距:过孔间距应大于等于 0.5mm(此为推荐值);0.35 - 0.4mm 的间距需极力避免;小于等于 0.3mm 的间距则严格禁止使用。
高密度区域:可采用交错排列过孔或调整孔径的方式,优化空间利用率。
五、塞孔盖油:提升焊接良率的核心举措
针对小孔径过孔(≤0.5mm)以及一些特殊场景,必须进行塞孔盖油处理:
金属外壳器件:器件本体下方的过孔需进行塞孔处理,防止与外壳发生短路。
散热过孔例外:允许散热过孔保留开口,以增强散热效果。
六、固定焊盘:巧用 过孔增强可靠性
耳机端子、按键、FPC 等焊盘在使用过程中易受到机械应力的影响,在设计时可均匀添加 1 - 2 个过孔,通过增加铜箔附着力,有效防止焊盘脱落。
七、扇孔设计:实现信号完整性与成本双赢
(一)常规 CHIP 器件扇孔
推荐将过孔置于器件外侧,内层走线可巧妙穿过两孔之间,避免割裂参考平面。错误的扇孔方式会大幅增加布线难度,并破坏平面完整性。
(二)BGA 扇孔
过孔应精准位于焊盘中心,严禁随意偏移或打在焊盘上。盘中孔不仅容易导致虚焊问题,还可能割裂电源 / 地平面,进而引发信号完整性问题。
过孔设计堪称 PCB 工程领域中 “牵一发而动全身” 的关键环节。通过合理选择过孔尺寸、严格规范过孔间距、精心优化扇孔策略,既能充分满足高速信号的传输需求,又能有效控制成本。更为重要的是,与板厂保持紧密沟通,深入了解工艺细节,将设计规范切实转化为可靠的产品,唯有如此,方能在竞争激烈的市场中脱颖而出,实现产品性能与经济效益的最大化。