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四層PCB之過孔、盲孔、埋孔
發布時間:2022-12-13
過孔(Via):也稱之為通孔,是從頂層到底層全部打通的,在四層PCB中,過孔是貫穿1, 2, 3,4層,對不相干的層走線會有妨礙。過孔主要分為兩種:
1、沉銅孔PTH (Plating Through Hole),孔壁有銅,一般是過電孔(VIA PAD)及元件孔(DIP PAD)。
2、非沉銅孔NPTHNon Plating Through Hole),孔壁無銅,一般是定 位孔及螺絲孔。
盲孔(Blind Via):只在頂層或底層其中的一層看得到,另外那層是看不到的,也就是說盲孔是從表面上鉆,但是不鉆透所有層。盲孔可能只要從1到2,或者從4到3 (好處: I, 2導通不會影響到3,4走線);而過孔是貫穿1, 2, 3,4層,對不相干的層走線有影響,.不過盲孔成本較高,需要鐳射鉆孔機。盲孔板應用于表面層和-一個或多個內層的連通,該孔有一-邊是在板子之- -面,然后通至板子之內部為止:簡單點說就是盲孔表面只可以看到一面,另一面是在板子里的。- -般應用在四層或四層以上的PCB板。
埋孔(Buried Via): 埋孔是指做在內層過孔,壓合后,無法看到所以不必占用外層之面積,該孔之上下兩面都在板子之內部層,換句話說是埋在板子內部的。簡單點說就是夾在中間了,從表面上是看不到這些工藝的,頂層和底層都看不到的。做埋孔的好處就是可以增加走線空間。但是做埋孔的工藝成本很高,- 般電子產品不采用,只在特別高端的產品才會有應用。一-般應用在六層或六層以上的PCB板。
過孔幾乎所有的PCB板都會用到,是基本也是常用的孔,因此在這里不做說明,主要來講一下盲孔和埋孔。首先我們從傳統多層板講起。標準的多層電路板的結構,是含內層線路及外層線路,再利用鉆孔,以及孔內金屬化的制程,來達到各層線路之內部連結功能。但是因為線路密度的增加,零件的封裝方式不斷的更新。為了讓有限的電路板面積,能放置更多更高性能的零件,除線路寬度愈細外,孔徑亦從DIP插孔孔徑1mm縮小為SMD的0.6 mm,更進- -步縮小為0.4mm或以下。但是仍會占用表面積,從而就有了盲孔和埋孔的產生。
在四層板中,中間的兩個層主要是用來走電源層(VCC)和地層(GND)的,如果板子元件多密度大,那么內層也可以走些普通的信號線,可以在主元件層(主元件層一-般是在項層)的相鄰內部層用做地層,整層用來敷銅,然后另外一個內層用來做主要的走線層,次元件層(次元件層一般是在底層)也走些線。

正片與負片:四層板,首先要搞明白的是正片和負片,就是layer和plane的區別。正片就是平常用在項層和地層的的走線方法,既走線的地方是銅線,用Polygon Pour 進行大塊敷銅填充。負片正好相反,既默認敷銅,走線的地方是分割線,也就是生成-一個負片之后整- -層就已經被敷銅了,要做的事情就是分割敷銅,再設置分割后的敷銅的網絡。在PROTEL之前的版本,是用Split來分割,而現在用的版本Altium Designer 中直接用Line,快捷鍵PL,來分割,分割線不宜太細,我用30mil (約0.762mm)。要分割敷銅時,只要用LINE畫一個封閉的多邊形框,在雙擊框內敷銅設置網絡。正負片都可以用于內電層,正片通過走線和敷銅也可以實現。負片的好處在于默認大塊敷銅填充,在添加過孔,改變敷銅大小等等操作都不需要重新Rebuild,這樣省去了重新敷銅計算的時間。中間層用于電源層和地層時候,層面上大多是大塊敷銅,這樣用負片的優勢就較明顯。

采用盲孔和埋孔的優點:在非穿導孔技術中,盲孔和埋孔的應用,可以極大地降低PCB的尺寸和質量,減少層數,提高電磁兼容性,增加電子產品特色,降低成本,同時也會使得設計工作更加簡便快捷。在傳統PCB設計和加工中,通孔會帶來許多問題。首先它們占居大量的有效空間,其次大量的通孔密集- -處也對多層PCB內層走線造成巨大障礙,這些通孔占去走線所需的空間,它們密集地穿過電源與地線層的表面,還會破壞電源地線層的阻抗特性,使電源地線層失效。且常規的機械法鉆孔將是采用非穿導孔技術工作量的20倍。在PCB設計中,雖然焊盤、過孔的尺寸已逐漸減小,但如果板層厚度不按比例下降,將會導致通孔的縱橫比增大,通孔的縱橫比增大會降低可靠性。隨著先進的激光打孔技術、等離子干腐蝕技術的成熟,應用非貫穿的小盲孔和小埋孔成為可能,若這些非穿導孔的孔直徑為0.3mm,所帶來的寄生參數是原先常規孔的1/10 左右,提高了PCB的可靠性。由于采用非穿導孔技術,使得PCB上大的過孔會很少,因而可以為走線提供更多的空間。剩余空間可以用作大面積屏蔽用途,以改進EMIRFI性能。同時更多的剩余空間還可以用于內層對器件和關鍵網線進行部分屏蔽,使其具有佳電氣性能。采用非穿導孔,可以更方便地進行器件引腳扇出,使得高密度引腳器件(如BGA 封裝器件) 很容易布線,縮短連線長度,滿足高速電路時序要求。
采用盲孔和埋孔的缺點:主要的缺點就是板子成本高,加工制做復雜。既增加成本還有加工風險,調試時會更不好測試測量,因此建議盡量不用盲孔和埋孔,除非在板子尺寸受限,迫不得己的情況下才用。

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