了解PCB設計孔內焊盤(pán)

2020-07-03

盡管對于設計人員來(lái)說(shuō)，在電路板的焊盤(pán)中使用過(guò)孔非常方便，但此過(guò)程還有許多其他優(yōu)點(diǎn)。同時(shí)，您還應該注意一些問(wèn)題。讓我們進(jìn)一步看一下什么是焊盤(pán)通孔（VIP）設計，以及它在布局印刷電路板時(shí)如何為您提供幫助。

PCB設計中通孔

首先讓我們看一下不同類(lèi)型的通孔：

通孔：這是幾乎每個(gè)印刷電路板上都用于將網(wǎng)從一層電連接到另一層的標準孔。它是用機械鉆制成的，一直貫穿整個(gè)電路板。

盲孔：也可以機械鉆孔。它從外層開(kāi)始，并穿過(guò)板層。

埋孔：類(lèi)似于盲孔，但它在內部層上開(kāi)始和停止。

Microvia：這些通孔是用激光創(chuàng )建的，將僅跨越兩層。甲微孔是比常規通過(guò)機械鉆孔，使之更適合于高密度的電路板設計小得多。

但是，設計人員需要注意使用過(guò)孔的成本。正如電路板上的走線(xiàn)會(huì )產(chǎn)生電感一樣，過(guò)孔也會(huì )產(chǎn)生電感，它們會(huì )影響高頻網(wǎng)絡(luò )的信號完整性。因此，在PCB設計中如何使用過(guò)孔有許多考慮因素。然而，過(guò)孔對于成功布線(xiàn)電路板至關(guān)重要。隨著(zhù)組件引腳數的不斷增加，尋找路由所有連接到這些設備的網(wǎng)絡(luò )的方法變得越來(lái)越困難，這就是通過(guò)焊盤(pán)技術(shù)的真正幫助。

您需要了解的孔貼設計

焊盤(pán)內通孔設計是將通孔放入表面貼裝元件封裝的金屬焊盤(pán)中的做法。使用VIP設計有很多優(yōu)點(diǎn)，以下是其中一些：

VIP可以幫助對具有細間距引腳的大型零件（例如BGA）進(jìn)行逃生布線(xiàn)。如果引腳間距對于從焊盤(pán)到通孔的傳統逸出路徑而言太窄，則將通孔放置在焊盤(pán)中是理想的解決方案。

VIP允許更靠近零件的放置，例如旁路電容器，這在高速設計中至關(guān)重要。

它們可以幫助在與飛機短距離連接至關(guān)重要的高頻部分接地。

散熱墊中較大的通孔還將通過(guò)電路板散熱，從而有助于管理功率組件中的熱量。

使用VIP設計的權衡是在制造電路板時(shí)會(huì )涉及更多的時(shí)間和費用。對于傳統的通孔逃逸布線(xiàn)，電路板的阻焊層將覆蓋或“搭接”通孔。這可以防止在組裝過(guò)程中焊料通過(guò)通孔向下吸走。但是，在VIP設計中，這不是一個(gè)選擇，因為它將防止零件焊接到板上。為了解決這個(gè)問(wèn)題，必須對VIP進(jìn)行遮蓋或“封蓋”，這需要在制造過(guò)程中增加一個(gè)步驟。

用于VIP的蓋子必須是可焊接的材料，因為它是組件將要附著(zhù)到的焊盤(pán)的一部分。然而，由于在通孔內截留的空氣會(huì )在組裝期間脫氣，因此蓋帶來(lái)了另一個(gè)問(wèn)題。由于焊盤(pán)中有通孔，因此任何除氣都可能破壞組裝過(guò)程中形成的焊點(diǎn)。為避免這種情況，必須先堵塞通孔。通常，為此使用環(huán)氧化合物，這又增加了板的制造過(guò)程的另一步驟。

焊盤(pán)內通孔設計的好處的折衷是，在制造電路板時(shí)涉及更多的費用和時(shí)間。

焊盤(pán)上的通孔可以通過(guò)機械鉆孔或激光鉆孔來(lái)創(chuàng )建。您選擇使用的通孔類(lèi)型將取決于電路板的設計需求，制造商的功能以及您要支付的價(jià)格： 

標準過(guò)孔：常規的機械鉆孔過(guò)孔焊盤(pán)非常有用，只要焊盤(pán)尺寸能夠支撐它即可。該孔必須在墊板中具有足夠大的環(huán)形圈以支撐鉆頭，這意味著(zhù)較小的BGA墊板可能不支持標準通孔。機械鉆孔也需要用環(huán)氧樹(shù)脂堵住，然后電鍍以形成所需的焊料表面。

微型通孔：這些孔可以比機械鉆孔的通孔小得多，并且需要更少的環(huán)形圈。因此，它們將在具有細間距焊盤(pán)的零件上使用較小的焊盤(pán)尺寸。它們填充有銅，然后進(jìn)行了平面化處理，從而獲得了良好的焊接表面，而無(wú)需擔心脫氣。由于使用的走線(xiàn)寬度和間距很窄，因此激光打孔微孔的確增加了額外的費用。此外，并非所有制造商都支持微孔。

如何在PCB設計中創(chuàng )建精密的焊盤(pán)內孔

您可能會(huì )迫使大多數PCB設計系統將過(guò)孔放入焊盤(pán)中，但是如果尚未針對該技術(shù)設置系統，則最終可能會(huì )遇到很多設計規則檢查錯誤。當使用設計為支持這種技術(shù)的軟件系統時(shí)，首先需要創(chuàng )建所需的過(guò)孔，如上圖所示，其中是使用padstack編輯器創(chuàng )建微孔的。接下來(lái)，您需要為系統內的VIP設置規則，以使其接受您放置過(guò)孔的位置。

為了高效地設計現代PCB，您需要一個(gè)PCB設計系統，該系統能夠創(chuàng )建多個(gè)通孔形狀和結構，并且還具有規則編輯功能，可以為焊盤(pán)中的焊盤(pán)設置設計。?