通孔 101 第1部分

在这篇首篇“通孔 101”文章中，我们将介绍PCB设计中通孔的一些非常基础的知识，包括它们的特性参数，哪些标准的通孔应该被用于设计中，以及简要讨论其电流处理能力。在下一部分，我们将检查通孔的适当放置位置，以及特殊用例，如转移和缝合通孔。

请记住，在PCB设计中关于通孔的参数和细节远远超出我们在这篇短文中所能涵盖的范围。然而，本文将为初学者PCB设计工程师提供一个良好的起点，使他们能够更深入地探讨这一主题。让我们开始吧！

基础知识

我们先从通孔的基础知识开始。我们知道，走线是在单一X-Y平面上的连接，从一层的一个点开始，到同一层的另一个点结束。然而，一旦我们想要在层之间进行布线，例如将多层PCB的第一层连接到第三层，我们需要使用一种叫做通孔的东西。本质上，通孔是一个导电的垂直连接，在第三（Z）维度上，用于层与层之间的连接，允许一个层上的走线跳转到PCB中的任何一层（或多层）。

另一种考虑通孔的方式是将其视为一个微型的镀铜通孔。

请记住，如果我们不通过通孔连接到某一层，我们将在那一层创建一个空洞。这可能会导致问题，正如我们稍后将看到的。下面的图片显示了一个空洞，我们在通过的层中有一个反焊盘。

参数

在讨论过孔时，我们有一些主要参数来定义它们。下面的图片展示了一个典型的通孔，由焊盘尺寸P（整个过孔直径）和钻孔尺寸D定义。

钻孔尺寸必须始终小于焊盘尺寸，并且受到纵横比（PCB厚度与钻孔尺寸的比率）的限制。这是一个制造问题，取决于你的板厚。- 一般而言，你的板越厚，需要的钻孔尺寸就越大。

进一步地，如果我们从焊盘尺寸P中减去钻孔直径D，并将该数值除以二，我们得到的是环形环的尺寸。钻孔尺寸和环形环尺寸都是重要的制造参数。

通常，不增加成本的情况下，最小钻孔尺寸为0.25毫米，最小环形环为0.15毫米。然而，如果我们能够避免，就尽量不要使用最小值。就PCB制造商而言，许多人会提供更先进的能力，例如0.1毫米的钻孔（通常是激光）。请记住，这会增加成本。

在确定过孔尺寸时，除了钻孔尺寸、焊盘尺寸和环形区之外，还有许多其他参数构成了一个过孔。例如：

• 帐篷式覆盖：用焊膏掩盖过孔。通常不会增加额外成本。
• 填充：用树脂或导电材料填充，这对于过孔焊盘技术很有用。这将会增加额外成本。
• 类型：在本文中，我们主要讨论通孔（最容易生产且最常见的类型）。然而，还有其他类型，如微型、盲孔和埋孔等。这些将是未来文章的主题。

推荐参数

很难给出过孔参数的一般性建议。你最终应该在设计中使用的参数，强烈依赖于具体场景。例如，如果你正在布线一个非常细脚距的BGA，你的过孔需求将与布线一个仅有通孔的音频组件板完全不同。

在成本方面，小钻孔尺寸（通常是小于0.2毫米的任何尺寸）通常会导致PCB制造成本增加和产量降低。产量的意思是可能有90%的PCB能够正常工作，而10%会有缺陷。

对于小角环（大约0.1毫米）也是同样的情况。同样，PCB制造成本会增加，产量会减少。

“我应该使用什么尺寸的过孔？”这是我经常被问到的问题），作为一种通用的过孔，我推荐以下尺寸：

• 大：0.7毫米垫，0.3毫米钻孔
• 中：0.6毫米垫，0.25毫米钻孔
• 小：0.5毫米垫，0.2毫米

再次强调，这是一个通用指南，实际的过孔尺寸将取决于给定的情况。

电流处理能力

当我们讨论过孔时，我们也需要考虑——就像走线一样——关于电流处理能力的问题。走线可以在给定的温升下处理一定量的电流，过孔也不例外。

作为经验法则，一个典型的“标准尺寸”过孔可以承受大约1.5安培的电流，以20摄氏度的温升计算。如果您需要更大的电流，例如在电子调速器（ESC）的电机驱动器中，我们只需使用相同尺寸的并联过孔。相比之下，对于走线，我们只需加宽走线即可。然而，增加过孔的钻孔和焊盘尺寸只能边际性地增加电流处理能力，但并联过孔有助于减少电感并改善热性能。

在本文中，我们介绍了过孔的绝对基础知识。下一次，我们将探讨过孔的放置、转移和缝合过孔。