PCB通过设计规则的电路板布局
关键的外卖
传统的通孔通孔——在哪里以及如何使用它们。
检查化妆和使用盲孔，埋孔和微孔。
在PCB设计中组织通孔。
PCB路由的3D视图中的通孔和微孔
电路板可以包含成千上万的线、衬垫和孔，在元件引脚之间传导信号和电源。作为一个电路板布局设计师，你的工作是组织和设计这些元素，以正确地连接它们，而不允许它们与其他信号或电网接触。要做到这一点，需要布线的痕迹通过电路板设计和过渡层之间的小洞称为过孔。
虽然使用via似乎是一个简单的操作，但可能有很多不同类型的过孔用在你的设计上。每一个通孔都可能有不同的相关规则，作为设计师，您的工作是将它们组织起来，并为CAD系统中的每个通孔应用正确的规则。以下是一些关于PCB的更多信息，通过设计规则，以及你需要如何与它们一起工作，以保证你的电路板的性能和可制造性。
传统的通孔通孔:在哪里以及如何使用它们
自从第一批双层电路板量产以来，标准的镀通孔通孔已经成为PCB设计中的一个重要组成部分。这些孔被钻透所有的方式通过董事会无论大小是需要的，允许痕迹或金属填充连接到他们在任何董事会层。通孔孔可用于各种用途，包括:
- 常规路由:通孔通孔是将运行在板层上的信号轨迹转换到另一层的标准方法。
- 逃避路由:表面贴装组件通常需要它们的引脚立即连接到一个在多层电路板内层布线的通道上。在设计中，这些逸出或扇形通孔通常在其他通孔之前走线。逃避通过应放置在已定义的模式中，以允许在板的内层上它们下面的路由通道的最大数量。
- 功率路由:过孔还用于将组件连接到电源或接地平面或线。大多数电力通孔比常规路由通孔更大，以适应更大的电流，他们正在进行。
通孔过孔也用于特殊用途或电路板上的特殊情况，包括:
- 热通过:对于热运行的部件，通常在一个大的中央地垫中嵌入通孔，通过板的地平面散热。这些通孔是必不可少的，以防止热量的积累，导致元件失效在整个电路板上的其他部分。
- 缝合通过:这些过孔为运行在电路板不同层上的多个电源迹线所引导的大电流电路提供多个连接。缝合过孔还有助于这些电路的散热和降低连接的电感。
- 击剑通过:当多个地通孔被放置在敏感电路的周边时，它们将产生法拉第笼效应。这种布线方式将有助于抑制潜在的电磁干扰问题影响电路。
- 地面传输通过:在高速设计中，当信号路由在层间转换时，采用地面传输孔来保持多层地面层之间的信号返回路径。
- Via-in-pad:通孔可以放置在密集表面安装组件的垫片中，如球体网格阵列(BGA)封装。这有助于解决间距问题，但在标准通孔中使用机械钻时，可能会比较困难。Microvias是一个更好的解决方案。
与轴向引线组件的镀通孔一样，通孔通孔需要在每个板层上有一个垫块，该垫块要足够大，以供钻头使用，但要足够小，以不占用太多空间。通孔孔还需要在板的平面层上有一个标准的反垫，大小适当的钻径。外板层上通孔周围的金属环称为环形环。环形圈是决定纸板可靠性水平的主要因素之一。1级板允许环被钻孔打破，而2级板要求孔和环相切。3级板具有最高的可靠性等级，环圈在孔周围的任何一点都不应小于5mils。
通孔孔的另一个关键设计原则是根据钻孔的长径比与板厚的关系来选择通孔尺寸。机械钻的可靠深度是有限的，而长径比决定了这个极限。通常情况下，电路板制造车间更喜欢不超过10:1的长径比，这意味着在62轧机厚的板中，可靠钻削的最小尺寸是6米尔。
如果一个通孔通过连接12层板的前两层上的高速信号，大部分未使用的通孔管可能充当天线，并造成信号完整性问题。为了解决这个问题，许多制造商会反钻通孔未使用的部分。回钻需要来自设计人员的具体指示和数据，以表明应该移除哪些过孔筒。然而，反孔确实增加了制造成本，通常使用微孔或盲孔和埋孔来提高板的性能更好。
最后，如有必要，通孔可以覆盖或填充，但与回钻一样，这一操作需要PCB设计人员向制造商提供特定的指示:
- 帐篷形的或覆盖:焊罩用于覆盖通道口而不是真正填充通道口，但必须注意避免在焊管中产生气穴，在焊接过程中加热时会漏气。通常，通过帐篷的中心会留下一个小洞，让热空气逸出。帐蓬帮助过孔更接近表面安装陆地模式，而不会使焊料流入孔内。
- 导电填充:环氧树脂与金、银或铜等金属物质结合，用来填充通道口。这种填充有助于增加通道口的电流容量和散热，但它是昂贵的。
- 导电填充:这种填料可以保护通孔，消除表面光洁度的需要，但在其他方面对散热或电流容量没有帮助。通常，这种填充是用焊锡掩模或其他类似材料完成的。
接下来，我们将通过控制电路板中盲孔和埋孔的设计规则来研究PCB。
CAD系统中孔及其路径的三维视图
PCB盲孔和埋孔设计规则
为了在电路板上创造更多的布线空间，制造商们想出了一种方法，限制通孔可以穿透的电路板层数。这些通孔被称为盲孔或埋孔，但设计师需要意识到，它们的加工成本比标准的通孔高。
盲目的通过
盲孔从电路板的外层开始，只穿过电路板堆叠层的一半。由于盲孔孔是机械钻取的，因此它们与通孔孔具有相同的钻头尺寸限制，但它们允许在板层的通孔下方或上方有额外的路由通道。与回钻的通孔相比，这种能力使盲孔具有绝对的优势，因为通孔由于筒体的原因，不允许在通孔下方或上方进行布线。
盲孔是按顺序建立的，这意味着层对在粘合在一起之前是钻孔和镀的。由于在制造过程中需要额外的步骤，盲孔的成本效益不高，但可能需要使用盲孔信号的完整性或者电气性能原因。PCB设计人员应谨慎使用盲孔，只在需要时和制造商一起确定制造细节后才使用。
通过埋
埋孔和盲孔一样，都是机械钻成的孔，但它们从板的内层开始并停止，而不会到达表面。这些通孔对于布线密集的印刷电路板也非常有用，允许在通孔上方和下方都使用路由通道。然而，像盲孔，埋孔也是昂贵的，除非他们的使用允许显著减少板的层数，你不太可能实现较低的价格使用他们。
机械钻盲孔和埋孔的更好选择是使用激光钻微孔。
微通道口物理组成的详细视图
消除PCB设计中Microvia的神秘性
微孔是那些直径小于6密耳的洞，通常用激光打孔。由于其尺寸，这些通孔通常只跨一层，但可以用于外部和内部电路板层。microvia可以用于许多场景，而通孔通过由于其小尺寸，但这些能力需要更高的制造成本。以下是与微孔相关的PCB设计规则，设计师需要注意:
- 纵横比:由于它们的小尺寸，微孔是非常困难的板进入孔，最好的做法是保持它们的直径大于它们的深度。
- 板尺寸:由于其更小的孔直径，PCB设计人员可以使用更小的垫尺寸，低至12密耳，给他们更多的路由通道。
- 填充:微孔通常也被填充和镀覆，使其与其他金属物体齐平。这种填充使微通孔成为pad内通孔应用的理想选择。
微孔在PCB布局中是通用的，使它们成为必不可少的高密度的设计．如果没有在高密度BGAs的小垫子中放置微孔，这些大型针数处理器和内存设备将无法路由。微孔也可以与其他类型的孔结合使用。微孔不仅可以堆叠在一起，还可以堆叠埋孔或盲孔。
现在我们已经了解了用于PCB布线的不同类型的过孔及其设计规则，让我们看看PCB设计人员如何在其设计中控制这些过孔。
编辑Via列表在Cadence Allegro的PCB编辑器
在PCB设计中组织过孔
在控制设计中的过孔之前，首先必须将过孔安装到PCB CAD数据库中。您可以通过自己构造via对象或从另一个源拉入它来实现这一点。大多数CAD系统为您提供工具和功能，以建立您的通孔，如栈编辑器在Cadence Allegro可用。一旦建立了通道，它就可以保存到您的公司库，您可以在未来的设计中访问它。
现在已经构建了通孔并可供使用，您可以从上图所示的列表中选择使用哪个通孔。像这样的工具直观地展示了via是如何构建的，因此您确切地知道您正在使用的是什么。在Cadence Allegro的约束编辑器中，您可以分配适当的通孔到个别网或网类路由板。PCB通孔设计规则允许设计人员管理将在设计中使用的不同通孔，而不必为每个新网手动更改通孔。一旦设置正确，设计规则将自动为路由网络选择正确的路径，减轻设计者的工作负担。
有关PCB布局和设计的更多信息，请参阅此电子书从节奏。
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