過孔尺寸:小并非總是美,工藝極限需兼顧
過孔由鉆孔(drill hole)以及外圍焊盤共同構(gòu)成,其尺寸的選擇需嚴(yán)格遵循以下原則:內(nèi)徑與外徑規(guī)范:全通過孔的內(nèi)徑應(yīng)大于等于 0.2mm(8mil),外徑則應(yīng)大于等于 0.4mm(16mil);在極限情況下,外徑可縮小至 0.35mm(14mil)。
經(jīng)驗(yàn)公式:通常來說,外徑約為內(nèi)徑的 2 倍 ±2mil。舉例而言,8mil 內(nèi)徑的過孔,其外徑可對(duì)應(yīng) 14/16/18mil。
工藝限制:孔徑若過小,會(huì)顯著增加鉆孔偏移的風(fēng)險(xiǎn);并且當(dāng)孔深超過孔徑的 6 倍時(shí),電鍍均勻性將難以得到有效保障。
設(shè)計(jì)建議:在高速電路的設(shè)計(jì)中,優(yōu)先選用小孔徑過孔,能夠降低寄生電容,但務(wù)必提前與板廠溝通確認(rèn)其工藝能力,切不可盲目追求極限尺寸。
二、埋盲孔:高階設(shè)計(jì)需慎用,成本控制是關(guān)鍵
對(duì)于 BGA 封裝(引腳間距≥0.65mm)的設(shè)計(jì),應(yīng)盡量避免使用埋盲孔,因?yàn)槠鋾?huì)大幅提升成本。若確實(shí)無法避免,建議采用一階盲孔(如 TOP - L2 或 BOTTOM - L2),內(nèi)徑設(shè)置為 0.1mm(4mil),外徑設(shè)置為 0.25mm(10mil)。高階盲孔雖能有效提升布線密度,但加工難度與成本也會(huì)隨之呈指數(shù)級(jí)增長。
三、過孔與焊盤:小心 “立碑” 風(fēng)險(xiǎn)
將過孔直接放置在焊盤上,雖能在一定程度上減少引線電感,但會(huì)導(dǎo)致錫膏流入孔內(nèi),極易引發(fā)焊接 “立碑” 問題。因此,需注意以下幾點(diǎn):
安全間距:推薦過孔與焊盤邊緣保持 4 - 8mil 的間距。
BGA 區(qū)域:過孔應(yīng)精確位于兩焊盤中心位置,嚴(yán)禁偏移,以防連錫短路。完成過孔設(shè)計(jì)后,需進(jìn)行塞孔蓋油處理,以確保 BGA 焊球的平整性。
四、過孔間距:防止破孔,保障可靠性
過孔間距若過近,在鉆孔過程中極易引發(fā)破孔現(xiàn)象,具體規(guī)范要求如下:
最小間距:過孔間距應(yīng)大于等于 0.5mm(此為推薦值);0.35 - 0.4mm 的間距需極力避免;小于等于 0.3mm 的間距則嚴(yán)格禁止使用。
高密度區(qū)域:可采用交錯(cuò)排列過孔或調(diào)整孔徑的方式,優(yōu)化空間利用率。
五、塞孔蓋油:提升焊接良率的核心舉措
針對(duì)小孔徑過孔(≤0.5mm)以及一些特殊場景,必須進(jìn)行塞孔蓋油處理:
金屬外殼器件:器件本體下方的過孔需進(jìn)行塞孔處理,防止與外殼發(fā)生短路。
散熱過孔例外:允許散熱過孔保留開口,以增強(qiáng)散熱效果。
六、固定焊盤:巧用 過孔增強(qiáng)可靠性
耳機(jī)端子、按鍵、FPC 等焊盤在使用過程中易受到機(jī)械應(yīng)力的影響,在設(shè)計(jì)時(shí)可均勻添加 1 - 2 個(gè)過孔,通過增加銅箔附著力,有效防止焊盤脫落。
七、扇孔設(shè)計(jì):實(shí)現(xiàn)信號(hào)完整性與成本雙贏
(一)常規(guī) CHIP 器件扇孔
推薦將過孔置于器件外側(cè),內(nèi)層走線可巧妙穿過兩孔之間,避免割裂參考平面。錯(cuò)誤的扇孔方式會(huì)大幅增加布線難度,并破壞平面完整性。
(二)BGA 扇孔
過孔應(yīng)精準(zhǔn)位于焊盤中心,嚴(yán)禁隨意偏移或打在焊盤上。盤中孔不僅容易導(dǎo)致虛焊問題,還可能割裂電源 / 地平面,進(jìn)而引發(fā)信號(hào)完整性問題。
過孔設(shè)計(jì)堪稱 PCB 工程領(lǐng)域中 “牽一發(fā)而動(dòng)全身” 的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。通過合理選擇過孔尺寸、嚴(yán)格規(guī)范過孔間距、精心優(yōu)化扇孔策略,既能充分滿足高速信號(hào)的傳輸需求,又能有效控制成本。更為重要的是,與板廠保持緊密溝通,深入了解工藝細(xì)節(jié),將設(shè)計(jì)規(guī)范切實(shí)轉(zhuǎn)化為可靠的產(chǎn)品,唯有如此,方能在競爭激烈的市場中脫穎而出,實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品性能與經(jīng)濟(jì)效益的最大化。