为您的设计提供最佳的PCB尺寸指南

2021年9月1日

关键的外卖

via的类型如何影响via的大小?
PCB通径的限制是什么?
如何优化你的板上的尺寸?

具有不同尺寸通孔的PCB

虽然我们中的一些人可能相信“越大越好”的哲学，但PCBA开发通常更倾向于更小或更紧凑的领域。近几十年来，电路板和电子产品的小型化趋势是不可否认的。实现这一目标的挑战是如何改进或增强功能和能力，同时减少董事会的规模。许多技术的进步使得这些变化成为可能，包括更紧凑的组件、更薄的板上示踪和更高密度的互连(HDI)连接器。

然而，对更小的板的需求能够被满足的最重要的原因是多层堆叠和使用的增加通过．通孔有各种尺寸，在电路板上有不同的应用。它们既可能被低估，也可能被过度使用，设计师必须为他们的设计找到适当的平衡。一个好的开始是了解通孔应该占用多少空间，并通过尺寸指南遵循一组PCB，以帮助您决定在何处和何时使用该资产。

Via类型vs. Via尺寸

尽管通孔通常是圆形的，并且垂直通过板结构——而不是像铜的痕迹在大多数情况下是水平的——它们有相同的目的。这就是适当地在组件或其他PCBA元件之间承载所需的当前容量。这对于下面所示的所有via类型都是正确的，除非via是tent或closed的。

通过各种选项。图片来源

如上图所示，所有通孔选项都起源于和终止于一个垫层，该垫层将通孔与其他钻孔分开。从图中，我们可以看到通孔可能是打开的，也可能是关闭的，这意味着它们的目的可能是携带信号，电流，或热量，或防止电流流动。

通孔具有不同的功能，这一事实决定了它们的尺寸或直径应该如何确定，如下所示。

PCB通过类型和尺寸
通过类型	函数	尺寸标准
信号或地面	完成当前路径。	足够大，可以轻松携带投影的最大电流。
热	从组件或板上散热。	足以达到所需的板热去除，以防止任何部件、痕迹或板的损坏。
帐篷里的	防止电流流动，帮助焊料流动和/或板电阻。	最小尺寸通孔(0.25-0.3 mm)通常是首选。更小的环氧树脂填充通孔需要更少的材料;然而，根据板的厚度，较小的通孔可能需要激光打孔。

以上的指导方针应该告诉你PCB通过为使通孔满足其性能要求而确定的尺寸;然而，还有其他的考虑因素需要考虑。

附加PCB尺寸指南

与电路板设计的其他选择一样，在选择通径类型和尺寸时，不应不考虑对设计和开发过程的其他方面的影响。例如，可制造性应该始终是一个主要的关注点，因为即使是最伟大的设计，除非它可以被建造出来，否则它是无用的。下面的列表提供了通过选择过程应纳入PCB的基本问题。

PCB通径选择的注意事项

板分类
在选择通径尺寸之前，需要根据板的组件密度确定板的分类，如下所示:
A级-低密度和一般设计生产能力。
B级-中等密度和设计生产能力。
C级-高密度和设计生产能力。
制作者设备能力
虽然大多数制造商都有一个他们可以生产的钻孔尺寸的稳定范围，但关键是你要与一个CM合作，该CM有能力生产你的设计所需的尺寸通孔。
板的密度
除了影响你的董事会的分级，组件的密度其他因素直接影响放行要求，从而影响堆叠的大小和满足操作目标所需的通孔数量。间隙不足和堆叠设计不良会显著增加电路板上的电磁干扰，从而降低信号完整性。
通过密度
许多板，特别是由高引脚数的SMT ic组成的，可以有大量的通孔。再加上高功率要求和对热通孔的需求，这可以导致高通孔密度，如下图所示。在这里必须小心，因为这可能会影响板参数，如阻抗和结构完整性。

高通径密度三维图像

通过尺寸选择PCB并不是一个孤立的任务;相反，您应该考虑它对其他设计参数和可制造性的影响。有了这个角度，一套好的PCB通过尺寸指南，和适当的PCB设计包，你可以优化你的板布局。

在设计中充分利用通孔

大多数通孔是圆形或圆形的，然而，它们连接的组件垫可能呈现其他形状，如下图所示。

Cadence PCB设计软件Padstack编辑器

对于携带电流的衬垫，几何形状对于确定信号的电参数以及通孔的大小非常重要，类似于表面痕迹和引脚。因此，重要的是你要利用PCB设计包，包括全面的通过管理功能。这包括各种大小，通过约束实现的能力，以及先进的路由功能可与Cadence的Allegro PCB编辑器。有了正确的工具和设计方法，以下PCB通过尺寸指南可以很容易地实现。

如何优化你的Via尺寸选择

了解你的履带的当前承载要求
对于电流通过管——信号、电源和地面——通过管能够以高保真度、最小损耗和在容量限制内传输信号是很重要的。
使用有效的跟踪宽度和间距提示
布线表面轨迹和通孔并不是独立的活动。事实上，通孔的一个主要目的是完成表面元件之间的电路。因此，您的跟踪路由和间隔越有效，您的via选择和利用就应该越好。
遵守IPC-2222标准的最小孔尺寸
一旦确定了组件密度分类，您应该使用以下方程式来符合ipc - 2222标准对于最小孔尺寸。

最小孔尺寸=最大引线直径+ 0.25 mm (1)

最小孔尺寸=最大引线直径+ 0.20 mm (2)

最小孔尺寸=最大引线直径+ 0.25 mm (3)

pad尺寸请参考IPC-2221
确定了最小孔尺寸后，公式。(4 - 6)从ipc - 2221标准应用于确定衬垫直径。

A级垫直径=最小孔尺寸+ 0.1 mm + 0.60 mm (4)

A级垫直径=最小孔尺寸+ 0.1 mm + 0.50 mm (5)

A级垫直径=最小孔尺寸+ 0.1 mm + 0.40 mm (6)

尽量减少所需的通孔数量
另一个好的经验法则是通过使用趋向于少而不是多。过度使用可能会对电路板的机械和电气性能产生影响。
与CM合作，确定可钻通径尺寸的范围
为了最有效的板制造，你应该总是与CM，将实际构建你的板。对于via选择也是如此，因为不同制造商的钻孔性能可能不同，特别是在纵横比限制和最小孔尺寸方面。

正确选择类型和尺寸对于创建优化空间和满足性能目标的良好设计非常重要。然而，有效的路由需要理解表面路由和到达和通过平面的路由之间的关系，这可以通过阅读本文得到电子书．

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