什么是微孔

2022-06-28

什么是微孔

一旦您了解了所有組件類型及其符號，設計PCB就會非常容易。但即便如此，在決定哪個組件放在電路板上的哪個位置時，它還是會讓人感到困惑。這就是微孔可以提供很大幫助的時候。

您可能已經注意到，在PCB中，有這些非常小的圓圈。這些被稱為微孔PCB，有時簡稱為過孔。由于某些原因，它們是創建PCB的重要組成部分。微孔可以確保各種類型的耐用性和性能，并使您的PCB看起來很棒。本指南將解釋您需要了解的有關微孔的所有信息，以及它們對PCB設計的好處。

微孔：快速概述

微通孔是通孔的較小版本，是PCB上的一個孔，可讓您在PCB下方走線并將它們連接到各種電路和連接。當所需連接點周圍的銅太多而無法鉆出正常尺寸的通孔時，可以使用微通孔PCB代替普通簽證。微孔最常用于PCB的邊緣，在那里很難或不可能鉆出所需的孔。它們將頂層的焊盤連接到底層，或連接疊層的兩個不同層的焊盤。

微通孔可以放置在PCB上的任何位置，但它們最常見于許多信號或電源線相互交叉的區域，以減少串擾并提高信號完整性。微孔具有令人難以置信的應用范圍；它們可用于高速數據電路設計、電源和信號電路設計，以及需要將信號傳入和傳出結構的射頻設計。即使它們很小，它們仍然可以實現與較大的對應物相同的目的。

微孔的類型

盲孔

盲孔是一種較小形式的盲孔，可用于將信號從一層傳輸到另一層。這些通孔是通過在介電層頂部沉積金屬然后蝕刻掉金屬直到達到所需深度來制造的。盲孔微孔變得越來越流行，因為它們的電感或電容非常小，提供比傳統通孔更好的信號完整性。此外，微盲通孔的成本低于傳統通孔，因為它使用的材料更少。

這種過孔的優點是它不與元件接觸，使其比其他過孔更可靠。它也可用于接地目的。

埋地微孔

Buried microvias PCB與埋孔類似，只是直徑更小，間距更大。它們完全嵌入基材中并覆蓋有一層環氧樹脂。當對PCB沒有機械要求或不需要直接接觸PCB的頂面時，可以使用埋入式微孔。

埋孔通常用于信號走線或電源層。它們在射頻應用中大量使用，其中許多高頻信號通過電路板。它們還具有比傳統通孔更低的阻抗，使其成為高速數字電路的理想選擇。

堆疊微孔

堆疊微孔是通過將多層金屬堆疊在一起形成的，以提供電流流過的路徑。在一層中創建一個孔并鉆入下面的另一層。頂層焊接或焊接到底層上，在兩層之間形成互連。這允許在不影響性能或可靠性的情況下進行快速、高效的路由。

交錯微孔

交錯的微孔PCB與同一層的焊盤對齊，但從其中心偏移了焊盤直徑的一半。從其中心到電路板邊緣的距離也是焊盤直徑的一半。交錯的微孔允許您在一個焊盤內放置兩個過孔，而無需將它們重疊或不必在此位置將不同層上的走線布線在一起。這種類型的微孔可用于與周圍的銅焊盤和走線進行電氣連接。

Via-In-Pad 微孔

當需要通過密集的電路區域（例如在FPGA或ASIC中）路由信號時，可使用Via-In-Pad微通孔 (VIP)。VIP的占位面積比傳統的微通孔小，并允許在其下方布線更多信號層。VIP的缺點是，如果放置得太近，它們可能會導致問題，這可能會導致通過同一VIP的走線之間的信號串擾。

創建焊盤中通孔微孔的方法包括切割或鉆孔穿過PCB的頂部金屬層，然后與底部金屬層接觸。它們用于各種應用，包括散熱器和其他熱管理設備。它們還用于電氣開關、連接器和射頻(RF)電路。

設計微孔

Microvias PCB可以通過三種方式制造：激光鉆孔、沖壓和銑削。激光鉆孔是當今最常見的方法，因為與沖壓或銑削方法相比，它可以實現更小直徑的通孔（0.004 英寸或更?。┣揖雀?。

激光鉆孔

鉆孔是用激光完成的，打出非常干凈的孔，留下很少或沒有殘留物。激光鉆孔也比其他方法快得多，因此可以在需要快速鉆孔大量電路板時使用。鉆孔微孔通常為0.005英寸（0.127 毫米）寬和0.010英寸（0.254 毫米）深。它們一次分批生產200個或更多，以便它們可以一起放置在面板上，并在它們制成后立即焊接。

沖孔

制作微孔的另一種常用方法是使用壓力機進行沖壓。這臺機器使用鋒利的沖頭切割銅層壓板，而不會像鉆頭那樣在孔的邊緣留下任何毛刺。這允許非常高質量的微通孔可以輕松通過檢查，并且仍然緊密地貼在它們的焊盤上，而不會在它們之間懸掛松散的材料。這些壓力機專為此目的而設計，因此它們可以一次制作數百個微孔，并將它們放在面板上，以便稍后進行焊接。

銑削

銑削是使用微型鉆頭在板上切出一個孔，該鉆頭由計算機控制的切割頭移動。刀具路徑由軟件生成，該軟件考慮了所需孔的尺寸和形狀。銑床可用于金屬零件的粗加工或精加工。主軸可以雙向旋轉，因此您可以進行垂直或水平切割。

銑削的優勢在于它可以非常精確地在板上切割出極小的特征，低至幾分之一微米。缺點是速度慢、成本高，不適合制作大量的孔。

微孔的常見用途

微孔有很多用途，但這里有一些常見的用途：

焊接元件的熱釋放

與體積相比，標準尺寸通孔元件上的焊球表面積相對較小，這導致它們在焊接過程中需要很長時間才能加熱。這會導致冷焊點和較差的電氣性能。微孔可用作散熱裝置，以允許更多的熱量從焊球傳遞，從而減少適當的焊料回流所需的時間并提高可靠性。

連接電源層

電源層有助于將熱量從多個組件消耗電流的高密度電路板區域散發出去。為了實現這一點，微通孔通常直接放置在每個電源平面上方，以便熱量可以快速分布在整個平面上，而不是像標準通孔那樣集中在板上的一個點上。

連接接地層

 接地層旨在吸收噪聲并防止干擾侵入電路板的敏感部分，例如模擬或數字信號路徑。接地層通常通過微孔連接，以共享板上的一個公共連接點。這有助于確保所有接地點均已連接并正確接地。

諧振電路

微孔可用于諧振電路，以減少走線的電感并減少初級和次級諧振元件之間的相移。這有助于減少信號完整性很重要的高頻應用中的信號損失。

電源完整性測試

微孔允許您測試電源完整性，而無需在測試過程（如老化測試或EMI測試過程（如輻射測試或抗擾度測試）期間從板上移除組件或將它們置于壓力下）。

最后的想法

不可否認，微孔已經改變了PCB行業的游戲規則。當它們在1990年代首次推出時，它們為擴展BGA布線選項和最大化布線密度提供了機會。它們的制造方式也為PCB盈利開辟了新的可能性。今天，微孔可用于制造比以往任何時候都更廣泛的印刷電路板。唯一的問題是您打算如何在下一個項目中使用微孔的這些屬性。