博客作者：Tara Dunn

坦率地說，在印刷電路板設計中談及過孔結構時，人們很容易迷失在各種術語中。堆疊過孔、交錯式過孔、填充過孔、盤中孔、盲孔、埋孔……這個列表還在繼續(xù)。在一切聚焦于小型化和高密度設計的情況下，人們很容易傾向于默認選擇最小、最緊湊的方案。但現(xiàn)實是：如果您選擇的過孔結構沒有考慮可靠性和可制造性，那么您可能解決了一個問題，卻引發(fā)了更多問題。

本文并非要深入探討Ultra HDI工藝或2密耳以下的過孔直徑——我們在之前的文章中已經(jīng)討論過。本文旨在退后一步，思考一個問題："對于這塊電路板、這組材料以及這種制造工藝，什么樣的過孔結構才是合理的？"

切勿孤立地選擇過孔類型

設計印刷電路板過孔并非一個"一刀切"的決定。在六層汽車雷達板上適用的方案，并不能直接照搬到剛柔結合醫(yī)療設備或多層通信模塊上。在CAD軟件中看起來完美的設計，在制造階段可能會讓人頭疼（甚至無法實現(xiàn)）。

盤中孔？對于較小間距的BGA很好，但需準備好進行銅填充和平面化處理。

交錯式微孔？是HDI構建的首選，提供更大的布線自由度。

堆疊過孔？在緊湊空間中有用，但需要銅填充和電鍍加固來保證可靠性。

關鍵結論是什么？選擇既符合您布線需求，又契合您制造合作伙伴能力的過孔策略。

理解過孔可靠性的要素

我們都希望高密度設計能高效利用空間。但如果您沒有考慮過孔在熱循環(huán)、回流焊和現(xiàn)場運行期間的可靠性，那可能是在自找麻煩。

一個可靠的過孔應具備以下特點：

鍍層完整，銅厚均勻一致

在鉆孔和電鍍工藝的縱橫比限制范圍內

無空隙或過度蝕刻

具有機械支撐，特別是堆疊過孔

不要只追求更小的過孔。要追求更好的過孔，并確保您的制造商有能力實現(xiàn)您偏好的方案。

HDI與標準過孔：何時需要升級

這里有一個簡單的參考框架：

過孔：適用于簡單電路板和在整個疊層中進行層間連接。

盲孔/埋孔：有助于保持布線的局部化，但制造更復雜。

微孔：HDI所必需；為小間距元件和更緊湊的布線打開了大門。

堆疊微孔：在HDI、Ultra-HDI或空間受限的設計中用于垂直布線非常有效，但需要付出代價，包括成本、工藝復雜性和可靠性方面的考量。

何時應該轉向堆疊過孔或微孔？當您的設計約束要求如此，并且您的版圖無法通過其他方式實現(xiàn)性能或密度目標時。

如果您只是為了節(jié)省空間，但仍在使用相對較大間距的元件，那么您很可能可以采用更傳統(tǒng)的策略。

銅填充

銅填充過孔不僅僅是為了美觀。它們能增加結構穩(wěn)定性，改善熱性能，并消除在盤中孔應用中可能影響焊點質量的空隙。

但銅填充也會增加成本和時間。它需要專用設備，并且必須納入疊層和層壓計劃中。并非所有加工商都能提供這項服務。

提示：僅在應用要求時指定銅填充過孔，例如堆疊過孔、熱關鍵區(qū)域或高速信號路徑。否則，在合適的情況下堅持使用樹脂填充或覆蓋膜封蓋的過孔。

鉆孔約束與縱橫比

當您涉及更厚的疊層或更緊湊的設計時，請注意，縱橫比較高的過孔更難實現(xiàn)可靠的電鍍。過孔允許的最大縱橫比將是用于制造該過孔的鉆孔直徑的函數(shù)。大多數(shù)制造商對于機械鉆孔（低至6-8密耳直徑的過孔）能夠處理最高8:1的縱橫比比較放心，但更大直徑的過孔可以具有更高的縱橫比。

切勿跳過與制造商的溝通

如果您正在使用非常小的過孔（6或7密耳），或者如果您需要堆疊/交錯/HDI過孔，請在最終確定您的過孔策略之前與您的制造商溝通，尤其是在開始使用新的過孔結構時。他們知道在他們的工藝中什么方案是可行的。他們可以告訴您堆疊微孔是否現(xiàn)實，或者您是否過于逼近電鍍極限。他們甚至可能提出滿足您性能目標的低成本替代方案。

在設計過程早期進行一個簡短的電話或郵件溝通，可以在原型制作和返工中節(jié)省數(shù)天甚至數(shù)周的時間。

總結

過孔設計不僅僅是將更多連接塞進更小的空間。它關乎構建一個能夠支撐您的設計目標并在制造過程中保持穩(wěn)固的結構。

因此，下次當您進行層間連接設計時，請停下來自問：

這種過孔結構是否與我的疊層和材料相匹配？

我的制造合作伙伴能可靠地制造這個嗎？

我是否過于注重密度而忽略了可靠性？

最好的過孔并不總是最小的那個，而是那個能讓您的電路板一次就做對的過孔。

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