如何实现PCB过孔设计？

您必须考虑电路板上的过孔。过孔虽然是电路板设计中非常宝贵且重要的部分，但它也会带来弱点并影响可焊性。本文将讨论过孔、通过其实施而引入电路板的潜在问题，以及如何将这些问题化到可接受的水平。

在考虑 PCB 的长期可靠性时，您必须考虑电路板上的过孔。过孔虽然是电路板设计中非常宝贵且重要的部分，但它也会带来弱点并影响可焊性。本文将讨论过孔、通过其实施而引入电路板的潜在问题，以及如何将这些问题化到可接受的水平。

过孔设计的条规则很简单：越大越好。较大的通孔具有更高的机械强度以及更高的导电性和导热性。虽然 PCB 设计时空间始终是一个考虑因素，但过孔的钻孔宽度至少为 20 mil，环形圈为 7 mil，纵横比为 6:1。对于许多董事会来说，这可能是一个无法实现的目标，但是，“越大越好”的基本前提是正确的。

当 PCB 在加工过程中或终工作环境中遭受热变化时，层压板和铜之间不同的热膨胀系数 (CTE) 可能会导致问题。PCB 通过结构网格进行限制，以限制水平膨胀，但可以在垂直方向显着膨胀和收缩。

由于铜的膨胀和收缩速度略低于 FR-4 层压板的四分之一，因此每次加热电路板时，过孔实际上都会被拉开。如果电路板太厚，而通孔中的铜太薄，那么电路板会膨胀太多，铜会破裂，实际上会将通孔撕裂。在上面的示例中，为了获得适当的纵横比，钻孔宽度为 20 密耳，这将导致焊盘总直径为 34 密耳，并允许板厚度为 120 密耳。

过孔的尺寸很重要，但位置也同样重要。如果通孔靠近焊盘，可能会出现很多问题。重要的是焊料芯吸问题。当通孔升温时，它将焊料从焊盘中拉出，穿过通孔，到达电路板的另一侧，使焊盘要么缺乏焊料，要么完全无焊料。通孔越大，吸走的焊料就越多，从而不太可能获得牢固的机械和电气接头。幸运的是，这个问题可以通过三种方法中的任何一种来解决。

在引线和通孔之间提供阻焊层会阻碍焊料的移动。这是一种简单而有效的方法，但也有其缺点。由于阻焊层所需的宽度，这可能需要将通孔移至距引线更远的位置。所需的距离可能看起来很小，在 2 – 5 密尔范围内，但是，当空间非常宝贵或电路板承载高频信号时，这可能会对您的设计产生深远的影响。然而，当这些都不是问题时，这是避免焊料芯吸问题的好方法。

如果没有空间移动过孔并且您需要化过孔尺寸，则可以使用侵占过孔或帐篷过孔。通过掩盖通孔焊盘，可以节省空间，并且还可以在通孔上进行丝网印刷。然而，这使得无法使用通孔作为测试点，因为铜将不再可接触。此时，您需要决定侵占过孔还是帐篷过孔是的。帐篷式过孔完全密封，将为丝网印刷提供更好的表面，并更好地防止污染。

不过，这种障碍是双向的。如果电路板的两侧均设有通孔，则在电路板构建过程中，污染物可能会填充空隙。在高温下，例如当 PCB 进行回流焊或波峰焊时，污染物会释放气体并损坏通孔，进而损坏电路板。当您搭建通孔时，请确保仅在一侧进行。

侵占过孔通过保持孔本身开放而消除了这个问题，并且与帐篷式过孔相比还有一个额外的好处，即无论过孔尺寸如何，都可以实现。虽然帐篷式通孔需要足够小，以便阻焊层桥接钻孔，但侵入的通孔仅覆盖环形圈，并且可以根据需要大小。

填充通孔也是一种选择，它可以增加强度、导电性/导热性，并保护通孔免受焊锡和污染。填充过孔的主要缺点是它们会显着增加电路板的成本。其他方法应该对成本没有任何影响。

审核编辑：刘清