仔细观察PCB镀通孔过程
关键的外卖
多层电路板制造的基本步骤的回顾。
在制作PCB时了解镀通孔工艺。
一些使用通孔零件的设计指南和工具提示。
一种带有各种不同尺寸镀通孔的计算机主板
这并不总是显而易见的，但大多数印刷电路板都充满了漏洞。PCB孔的使用有多种原因，较大的孔为安装支架、导轨、连接器和开关提供了一个稳定的底座。这些孔可以是任何金属镀层，以提供最耐用的机械锚的部分，是螺栓到他们。但是，电路板上的大多数孔都镀有金属，用于焊接通孔元件引线并为信号提供层内连接。镀通孔也可用于大型零件的接地进行热远离热组件，分散在单板各层之间。
由于PCB的成功布局依赖于这些孔的正确使用，设计师需要尽可能多地了解它们。在电路板上不正确的孔的放置和配置会导致制造问题和性能下降。本文将讨论在PCB设计中使用孔的最佳实践，并更详细地检查镀通孔过程。
多层印刷电路板是如何制作的
为了了解镀通孔工艺，我们先来回顾一下多层PCB制作的基本步骤:
- 电路板的内层对开始为覆盖有铜箔的芯材层。
- 痕迹和衬垫是通过将电路图像暴露到涂在铜箔上的光刻胶材料上而产生的。暴露的光刻胶变硬，在铜上形成电路的保护图案，其余未暴露的软材料用化学方法去除。
- 内层对现在是化学蚀刻去除所有不受保护的铜在板上。一旦完成，保护光刻胶就被剥离，留下铜电路。
- 利用机械或激光钻孔，在层对的旁边制造盲孔、埋孔和微孔。
- 接下来，层对堆叠在一起与一层玻璃纤维和环氧树脂之间，以创建复合电路板。
- 由于在外表面添加了薄层铜箔，PCB夹层受到热和压力，导致环氧树脂融化并将层粘合在一起。
- 通孔现在钻通过整个PCB堆叠组件焊接，孔，和安装机械部件的非镀孔。大多数这些孔将被电镀，通常是钻超过所需的完成孔尺寸，以考虑镀层的厚度。
- 最后，电路板外层的电路与钻通孔一起被创建和镀上。
- 一旦电镀过程完成，裸露的铜电路和通孔被覆盖一层锡来保护。
- 覆盖在电路板其余部分的硬化光刻胶现在被剥离，它所保护的铜被化学腐蚀掉。
- 在拆除保护锡后，电路板的初步制造就完成了。然后，制造商将通过添加表面处理完成这个项目，焊接掩模和丝网印刷。
现在我们已经回顾了多层PCB制造的基础知识，让我们看看用于在板上制造通孔的实际电镀过程。
一个没有任何部件的电路板显示了不同大小的孔钻穿
镀通孔工艺
你可以看到一个裸露的电路板上有不同大小的孔通过上图中的通孔元件销。虽然这是一个完整的电路板，并已被镀，它仍然说明了各种孔钻通过PCB在制造过程中。
在加热和压力将电路板组合在一起并钻完所有通孔后，电镀过程就开始了:
- 钻孔时留下的任何残留物都要清理干净。这些碎屑包括孔内残留的树脂、边缘的毛刺或其他污染物。制造商将使用化学试剂和研磨工艺进行这种清洗。
- 用化学方法在板的表面和孔上涂上一层薄薄的铜。这种化学镀铜为以后的常规镀铜提供了一个坚实的基础。
- 孔的内部也可以进行微蚀刻，以进一步增强铜在电镀期间锚定的基底。
- 电路是通过将图像暴露在光刻胶覆盖层上而在外层上形成的。这是与内层相同的过程，但使用了相反的图像，以暴露除电路之外的一切。
- 软的，未暴露的材料被化学去除，露出下面的铜电路，而其余的电路板被硬化的抵抗物保护。
- 裸露的铜电路，包括钻孔，被镀上铜以增加其金属重量。
电镀
电镀是将额外的铜沉积到电路板上的过程。PCB将被连接到阴极，或负电荷，电流，然后整个组件将浸在一个化学浴电镀。溶解在化学浴中的铜会被负电荷吸引，并附着在电路板的外层和通孔上。
电镀是一个严格控制的过程，以确保铜的应用均匀。在电镀过程中，将电路板交替地浸入镀液和清洗槽中，以精确地建立所需的铜重量。一旦电镀过程完成，将保护锡涂在电镀铜上进行保护，然后将多余的铜蚀刻掉。
接下来，我们将看看设计人员在PCB布局中使用通孔时需要知道的一些设计注意事项。
电路板中通孔部件的一些例子
设计通孔零件时的PCB布局考虑
曾经有一段时间，通孔部件是唯一可用的电路板布局组件。现在，表面贴装(SMT)部件是设计电路板时使用的主要封装方式。相对于更大的通孔部件，SMT部件提供了许多优势，例如更低的成本、更大的可用性、更好的信号性能，以及占用更少的板上空间。然而，这并不意味着设计领域很快就会看到通孔部件的终结。通孔组件仍然是必要的，原因如下:
优势:连接器和开关等接口部件得益于通孔销的坚固安装。如果使用太大的力量拔下配对连接器，SMT连接器可能会被直接从垫子上撕下来。
力量:为电源应用而设计的大型SMT部件可能很难正确焊接，因为需要加热的金属量较大。此外，功率元件得益于强大的通孔连接大电流电路和机械和热稳定性。
热:镀通孔销为高温部件提供了更好的热导体。这些部件中的许多被设计成通过接地面螺栓连接到电路板上，以增加散热效果。
通孔设计指南
通孔组件将会使用很长一段时间，因此，有一些设计指南需要注意:
焊接:通孔部件通常用波峰焊系统组装到电路板上。该板通过一个熔化的焊料波，该焊料波被迫向上进入通孔，并围绕其插入组件引线，以提供一个良好的焊料连接。然而，表面安装部件放置在板的背面可能不是这个过程的好候选者。SMT部件经常要被阻挡在波或通孔部件必须手工焊接。这是一个好主意，检查与制造商的零件放置，以避免制造这样的装配瓶颈。
间距:确保给组件足够的间距，以帮助促进自动化焊接系统，如波。较小的SMT部件有时会被较大的通孔部件遮蔽，阻止它们被充分焊接。同样重要的是，在部件之间留出足够的空间，以便手工返工。
足迹:对于任何零件，确保使用零件制造商的推荐的足迹维度确保单板可以组装。虽然有些部件如通孔电阻可以使用不同间距的孔，但大多数部件不能。
孔尺寸:始终使用推荐的孔尺寸的引线直径的部分。过大的通孔不会捕获熔化的焊料，导致焊接不良，而过小的通孔可能不允许零件的引线被插入。
由于PCB布局对通孔零件的所有要求和约束，很难设计出完全可制造的电路板。幸运的是，像Cadence的Allegro PCB Editor这样的设计系统具有帮助功能。
使用你的CAD系统的3D功能可以帮助你避免碰撞和其他制造问题
PCB CAD系统功能有助于通孔制造能力
设计电路板不会有任何问题与镀通孔过程开始使用正确的PCB足迹。Allegro提供了足迹创建向导和连接PCB库服务的能力，这些服务可以直接从它们的制造商提供组件模型。快板还具有全面的特点约束管理器这允许设计师配置他们的布局与正确的规则，以确保错误不会在布局期间引入。最后，为了让设计师能够确认和验证他们的设计，Allegro允许设计师导入其他电路板设计和机械部件，如系统外壳。使用Allegro的3D功能，设计师可以准确地看到他们的设计与整个系统的其他部分一起构建时的样子。像这样的高级3D查看和检查将允许设计师避免零件碰撞和其他问题，从而使生产脱轨。
关于可制造性设计的更多信息，看一下这个电子书从节奏。
领先的电子供应商依靠Cadence产品来优化各种市场应用的功率、空间和能源需求。如果您想了解更多关于我们的创新解决方案，和我们的专家团队谈谈或请订阅我们的YouTube频道．