PCB设计：双面与多层PCB线路板过孔设计规范

过孔（via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。 从设计的角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间的钻孔（drill hole）,二是钻孔周围的焊盘区，这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然，在高速,高密度的PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制的减小，它受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术的限制：孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。

因此综合设计与生产，我们需要考虑以下问题：

1、全通过孔内径原则上要求0.2mm（8mil）及以上，外径的是0.4mm(16mil)以上，有困难地方必须控制在外径为0.35mm(14mil)；

按照经验PCB常用过孔尺寸的内径和外径的大小一般遵循X*2±2mil（X表示内径大小）。比如8mil内径大小的过孔可以设计成8/14mil、8/16mil或者8/18mil；比如12mil的过孔可以设计为12/22mil、12/24mil、12/26mil；

2、BGA在0.65mm及以上的设计建议不要用到埋盲孔，成本会大幅度增加。用到埋盲孔的时候一般采用一阶盲孔即可（TOP层-L2层或BOTTOM-负L2），过孔内径一般为0.1mm（4mil），外径为0.25mm（10mil），如图一所示。

图1 一阶盲孔示意

3、过孔不能放置在小于0402电阻容焊盘大小的焊盘上；理论上放置在焊盘上引线电感小，但是生产的时候，锡膏容易进去过孔，造成锡膏不均匀造成器件立起来的现象（‘立碑’现象）。一般推荐间距为4-8mil，如图2。

图2 过孔到焊盘打孔示意

4、过孔与过孔之间的间距不宜过近,钻孔容易引起破孔，一般要求孔间距0.5mm及以上，0.35mm-0.4mm极力避免，0.3mm及以下禁止，如图3所示；

图3 过孔与过孔之间的间距

5、如图4，除散热过孔外，≤0.5mm的过孔，需塞孔盖油(内径是0.4mm内需堵孔)。

1）特别是有金属外壳的器件，本体下原则不打过孔，打了过孔的一定塞孔盖油,以免造成外壳与过孔短路。

2）根据板厂生产反馈，会经常提到BGA下过孔离焊盘太近，需要移动过孔。这种情况都是由于过孔不是距BGA焊盘等距造成的，由于目前BAG下过孔、测试孔的位置不与BGA各焊盘等距是一种常态，PCB设计人员对此也不重视，导致工程问题不断，对焊接质量也是一种隐患。因此，我们直接推荐打孔打到两焊盘的中心位置，特别是BGA里面由于Pitch间距较小，打孔之后也需要对BGA下的过孔塞孔盖油，以免容易造成BGA球连锡短路。

图4 过孔应用情景

6、耳机端子、按键、FPC等固定焊盘为防焊盘铜皮掉落，在条件允许的情况下焊盘打1-2个过孔(过孔均匀放置)，可以有效提高“固定性”，如图5。

图5 固定焊盘过孔的放置

7、扇孔

在PCB设计中过孔的扇出很重要，扇孔的方式会影响到信号完整性、平面完整性、布线的难度，以至于影响到生产的成本。

1）常规CHIP器件的扇孔推荐及缺陷做法，如图1-6所示，可以看出推荐做法可以在内层两孔之间过线，参考平面也不会被割裂，反之不推荐做法增加了走线难度，也把参考平面割裂，破坏平面完整性。

图6 常规CHIP器件扇出方式对比

同样，这个样的器件扇孔方式适用于打孔换层的情景，如图7所示。

图7 打孔换层应用情景

2）BGA扇孔方式

BGA扇孔同样过孔不宜打孔在焊盘上，推荐打孔在两个焊盘的中间位置。很多工程师为了出线方便随意挪动BGA里面过孔的位置甚至打在焊盘上面，如图1-8所示，造成BGA区域过孔不规则易造成后期焊接虚焊的问题，同时可能破坏平面完整性。

图8 BGA盘中孔示例

综述，

在设计双面线路板或者多层线路板时，PCB孔径需要尽可能设计大些，孔径过小不仅制造难度较大，其制作成本也会增加。如果PCB面积较大，在有条件的情况下，有些甚至可以用0.5mm内径的机械孔，尽量不用激光孔：即尽量不使用激光孔，带有一层激光孔的电路板，比不带激光孔的贵30%(一阶板)，带有2层激光孔的，比1层激光孔的再贵30%(二阶板)。

其次，过孔工艺越复杂，PCB价格越高，最便宜的和最贵的有些甚至相差几十倍以上。像0.2mm的机械孔比0.3mm的机械孔电路板贵20%左右；2层激光孔重叠的叠孔板，比2层激光孔交错的错孔板贵20%以上。

第三，部分要求过高的高精密多层PCB电路板，在设计过孔时，是排列好些还是随机排列好？每个产品的PCB板表面设计都是有限制的，通过的电流同理，对于电源线、地线等需要通过大电流的PCB线路，需要打很多个过孔，这些过孔可以是矩阵式规则排列，也可以是随机排列的。

设计过孔规则排列的比随机排列的好看，随机排列的画图速度快，90%客户对此没有强制要求，除非个别设计工程师自身“有强迫症”的喜欢用规则排列。矩阵型规则排列的过孔，有可能在某些方向上对信号的阻挡能力更强，不刻意追去好看，随机打孔会更稳妥一些。