1. PCB 孔介紹
PCB，也就是印刷電路板，是電路建構中非常重要的元件或建構塊，各種電路元件都連接在其上。但對於 PCB 板設計和處理板上所有元件而言，最重要的因素是使用不同的技術和製程來製作不同類型的孔。每種類型的孔都有其獨特的製造工藝和工作性能。孔的主要功能是方便元件在板上安裝，為 PCB 板提供牢固可靠的電氣連接和結構強度。在本教程中，我們將介紹各種類型的 PCB 孔，這些孔對於根據專案需求進行精確的 PCB 設計和生產至關重要。讓我們開始吧！
2. PCB 孔的類型
2.1 鍍通孔（PTH）
鍍通孔，也稱為化學鍍銅。這些孔是在電路板上鑽孔，並以導電材料銅作為內襯。內襯鍍層採用錫或金，有助於 PCB 板層之間的連接。
這些孔的作用是實現不同 PCB 板層或連接到電路板的元件之間的電氣連接。這些孔還有助於降低元件引線和銅線的電阻，並提高 PCB 組件的機械穩定性。
鍍通孔也有助於在雙面板或多層板層之間建立牢固的連接。
PTH的主要用途是樹脂鍍銅、鍍銅、或鑽石鍍銅。
2.2 非鍍通孔（NPTH）
這種類型的PCB孔，孔壁上沒有銅鍍層；因此，孔筒不具備導電性或電氣特性。它們最適合用於單面帶銅軌的電路板，但不適用於多層電路板，因為使用這些孔會減少電路板的層數。
然而，這些孔的加工過程簡單快捷，可用於在工作點固定電路板的工具孔。它們也可用於固定螺絲或螺栓類部件，並用作散熱器散熱。
2.3半孔
PCB 板上的半孔，也稱為板半孔或槽形孔，是在板邊緣處鑽孔，這些孔的部分通孔被銑削至一半。這些孔用於將另一塊 PCB 焊接到主機板上。簡而言之，它們連接兩塊獨立的電路板，是高密度元件連接的主要部分。對於藍牙與另一塊電路板的連接，則使用鍍通孔。
2.3 過孔
導通孔的主要目的是為PCB板的不同層建立牢固的電氣連接，也用於鍍通孔元件連接等。透過導通孔連接多層板的不同層有助於簡化層間和連接元件之間的訊號流。
盲孔
電路板的盲孔是從頂層或底層延伸到內層的，不像鍍通孔那樣完全貫穿電路板。在這種視圖中，我們看不到電路板的另一面。
這些過孔採用機械鑽孔工藝製成，有時也使用雷射來鑽盲孔。鑽孔時，請確保其尺寸準確。雖然鑽孔製程比較複雜，但我們可以直接在電路板上鑽盲孔。
盲孔的主要用途是連接一個外層和至少一個內層。盲孔的縱橫比為 1:1 或更大。
盲孔是 HDI PCB 製造的一部分，但請確保具有盲孔的板子並不總是 HDI PCB。
埋孔
埋孔位於 PCB 板的內層之間，從板的外部看不到。這些過孔的主要用途是連接兩個或多個內層。對於每個連接層，將孔定義為 單獨的鑽孔文件.
埋孔的縱橫比為1：12或更大。
根據IPC標準，建議盲孔、埋孔的直徑不大於6mil。
堆疊通孔
堆疊過孔是盲孔或埋孔，用於在三個以上的電路層之間建立不同電路板層之間的連接。堆疊過孔由兩個或多個相互疊置的過孔組成，並跨越多層電路板。
堆疊過孔主要用於多層板和HDI板。堆疊過孔的設計使得堆疊中的每個過孔都配置在電路板的一個內層。
這些通孔的主要功能是提供不同層的連續電連接。在空間有限但設計複雜的專案中，通常會使用堆疊通孔。
交錯過孔
交錯過孔是指不同PCB板層的過孔連接但不重疊的情況。交錯過孔中有許多過孔，由於鑽孔軸線不同，這些過孔之間沒有直接連接。
從任何角度看，交錯過孔都會在電路板上形成鋸齒狀圖案。交錯過孔主要用於HDI板和多層PCB。
跳過過孔
這種過孔穿過電路板的多層，但與任何層都沒有任何電氣連接。跳躍過孔可以是重疊過孔、盲孔或埋孔。這些過孔對於HDI板製作緊湊而複雜的電路至關重要。跳躍過孔在電路板各層之間建立垂直電氣連接，從而實現元件密集排列並縮短訊號路徑長度。
焊盤內過孔
焊盤內過孔是一種不太常見的PCB過孔類型。在這種設計中，過孔直接位於表面貼裝元件焊盤下方，而不是繞焊盤佈線。過孔連接上層元件焊盤與電路板內層。
使用這些過孔的主要優點是它們易於佈線並控制寄生電感。其缺點是，在回流焊接時，焊膏會穿過過孔，影響PCB焊盤的焊接。
2.4 安裝孔
PCB 上設有安裝孔，可將電路板與底盤安裝在一起。這些孔的尺寸比其他類型的電路板孔更大，通常位於電路板的角落。為了在電路板和安裝元件之間建立牢固穩定的連接，安裝孔周圍會使用銅墊。
2.5 沉頭孔和沈頭孔
沉頭孔用於螺栓或螺絲，其頭部為平底，比螺絲設計尺寸更大。這些孔有兩種直徑，上部較大的直徑用於固定螺絲頭，較小的直徑用於固定螺絲或螺栓本體。
沉頭孔用於需要錐形螺絲頭的應用。這些孔呈錐形，與螺絲頭部上部的錐度一致，有助於螺絲與板面齊平。製作沉頭孔時，通常使用 82 度或 90 度鑽頭。
影像 沉頭孔和沈頭孔
2.6 基準孔（對準孔）
基準孔，又稱對準孔，是在電路板上鑽出的小型且形狀明確的孔，用作自動化製造工具的參考點。其主要功能是在元件連接、模板製程和測試等不同階段提供精確的對準，以確保電路板上所有元件均準確連接，從而實現電路板組裝。
圖片：基準孔
2.7 特殊 PCB 孔類型
- 郵票孔
郵票孔，也稱為分離孔，是按順序或成排地在面板上每塊電路板的邊緣製作的小孔。這些孔看起來像郵票的邊緣，因此被稱為郵票孔。這些孔的主要用途是PCB分板。在分板過程中，單塊電路板會從較大的面板中分離出來。此製程用於提高生產效率並降低成本。
3. PCB 孔設計注意事項
PCB 孔設計必須考慮許多因素，這裡列出。
孔徑和縱橫比
孔徑大小取決於鑽孔技術和電路板的層數。孔深與孔徑的比值稱為縱橫比。
| 鑽井技術 | 最小孔徑 | 最大長寬比 |
| 機械鑽孔 | 0.2 mm | 10:1 |
| 雷射鑽孔（微孔） | 0.075 mm | 1：1到1.5：1 |
| 化學蝕刻 | ~50 微米 | 〜1：1 |
| EDM（電火花加工） | 0.1 mm | 5:1 |
| 超音波鑽孔 | 0.2 mm | 5:1 |
鑽孔公差和環形圈詳細信息
環形環是覆蓋在鍍孔周圍的銅。如果環的寬度不合適，就會影響電路板的可靠性。
| 孔徑（毫米） | 鑽孔公差（± 毫米） | 最小孔徑 (mm) |
| ≤0.3 | ±0.025 | 0.1 |
| 0.3 – 0.6 | ±0.05 | 0.15 |
| > 0.6 | ±0.075 | 0.2 |
PTH 和過孔的電鍍厚度
根據設計要求的鍍層厚度為板子提供了良好的機械強度和導電性。
| 穿孔 | 銅鍍層厚度 | 標準版 |
| 鍍通孔（PTH） | 25 – 50微米 | 工控機-6012 |
| 微孔 (HDI) | 5 – 25微米 | 工控機-6016 |
| 盲孔/埋孔 | 15 – 30微米 | 工控機-6012 |
| 焊盤內過孔 | 25 – 50 µm（填充、鍍層） | 工控機-4761 |
材料
板材的使用也會影響孔的精度
| 材料 | 鑽孔特徵 |
| FR-4 | 它具有易於鑽孔的功能，可輕鬆處理所有類型的孔 |
| 高TG FR-4 | 為了在這種材料上鑽孔，使用更堅固的鑽頭 |
| 鋁PCB | 使用 CNC 路由或特殊鑽頭在該板上鑽孔。 |
| 陶瓷 PCB | 使用超音波或雷射鑽孔在陶瓷板上鑽孔 |
| 柔性印刷電路板 | 採用化學蝕刻或雷射鑽孔 |
4. PCB 孔的作用
層間電氣連接
PCB 板上孔的主要用途是實現 PCB 層之間的電氣連接。例如，鍍通孔有助於將訊號和電源從電路板的一側傳輸到另一側。
盲孔、埋孔和通孔有助於建立 HDI PCB 板的多層連接。
對於不同緊湊設計中的高速訊號傳輸，使用微過孔。
元件安裝
多用於板上元件的連接採用通孔安裝技術，或THT採用通孔進行元件引線的焊接與插入孔中。
與 SMT 相比，PCB 孔與電路板的連接也更加牢固。孔最適合連接連接器和電容器等高功率元件。
散熱性
PCB 孔還能處理電路板上不同組件所產生的熱量，避免過熱。散熱孔有助於將熱量從發熱組件傳導至散熱器。而焊盤上的過孔則透過控制熱阻來增強散熱。
5. PCB 孔的常見問題及其避免方法
孔不對中
- 此錯誤鑽孔位置不符合要求，導致元件焊盤和內層連接錯誤。此錯誤是由於電氣斷開或焊接技術不當造成的。
- 這也是由於製造時板材膨脹而發生的。
- 為了避免此問題，請在定義點使用基準標記並使用優質材料以避免膨脹/收縮。
- 如果您正在處理多層板，請使用X射線對準檢查功能。
環形圈不足
- 這種錯誤是由於孔周圍的銅焊盤尺寸不符合要求或尺寸過小，從而影響了機械和電氣性能。結果，電路板上出現了斷路或焊點薄弱的情況。
- 若要解決此問題，請設定環形細節。對於輕微的錯位，請使用合適的焊盤尺寸。
重疊鑽孔
- 這種錯誤會導致許多鑽孔相互重疊，造成電路板設計不良，最終導致銅箔斷裂和分層。
- 這是由於電路板設計中的孔配置不當造成的。
- 使用適當的孔間距和更大的鑽頭以避免重疊。
孔尺寸不正確
- 這種錯誤會導致孔徑過大或過小，影響元件的準確插入。這種缺陷會影響焊接特性和電氣連接。
- 此錯誤是由於 Gerber 文件中的鑽孔尺寸錯誤和電鍍厚度錯誤造成的。
- 為了解決這個問題，請按照定義的值遵循標準孔尺寸，並設定電鍍厚度。
結語
PCB 孔是 PCB 設計和任何電子設備及專案中正常運作的主要組成部分。這些孔對於提供不同板層之間的電氣連接和機械強度非常重要。 PCB 孔有不同的類型，例如非鍍通孔、鍍通孔和導通孔（例如通孔、盲孔、埋孔、微孔等）。每種類型都有其特點以及對 PCB 板設計和工作的重要性。每種類型的 PCB 孔都有其設計和特點，但其主要用途是建立 PCB 層之間的電氣連接、安裝元件以及與板上外部元件的連接。較舊的 PCB 板大多帶有用於安裝通孔元件的鍍通孔，而現在對高密度板的需求很高，這意味著製造商正在使用非鍍通孔的表面貼裝元件。對於高密度微型導通孔，使用雷射鑽孔。
