PCB上的所有線路都是在層疊中的COPPER層刻蝕出來的。但是走線總是不太可能在同一層走完的。筆者目前看到的能在一層走完的,也許就是用鋁基板做的LED燈板,所有線路在一層走完,全部是通電流的,不需要任何換層。而其他大部分都是需要換層繼續走線的。我們在PCB上看到的無數小孔,專業一點的叫法過孔(Via),其實就是走線換層的不二法門。下圖1,就是我們PCB上的比較典型的三種過孔類型,分別是通孔(Through Hole Via),盲孔(Blink Via),和埋孔(Buried Via)。
圖1 三種過孔
我們平時遇到的大部分情況都是純通孔的PCB。遇到盲孔的板子可能是對于PCB布局密度非常高的情況下,采用正反貼一些高pin數的器件,然后打盲孔解決高密度的問題。當然成本也會比通孔成本增加,有了盲孔之后,PCB一般都會叫HDI PCB(是不是感覺耳熟,HDI就是高密)。埋孔的話幾乎很少情況會使用,這東西也許就像埋容(電容藏在PCB內部)一樣,非常罕見了。
一個通孔就像下圖一樣把不同層的走線給連接到了一起。我們常用的通孔一般是機械鉆孔(有機械的自然就有別的,比如激光孔)。先對PCB的所有層進行壓合,壓合成一張PCB之后,在想打釘子那樣一個一個鉆穿PCB,形成一個一個的通孔。通孔內部是需要鍍銅的,在信號的連接處是有比較大的圓形的金屬盤,叫做孔盤(pad)。當然一個Via在穿過所有層的時候,如果在某一層沒有任何連接,則這層就不會有大的孔盤,相反會有反焊盤。反焊盤可以簡單理解為阻止過孔與一層的金屬銅箔接觸的禁布區。反焊盤其實是非常關鍵的,特別在高速高頻PCB設計中,你經常會聽到工程師掛在口頭上的一句話就是“挖一下反焊盤”。至于什么是挖反焊盤,我們后續談到SI的時候再細說吧。
圖2 通孔3D
PCB設計中,諸如大的BGA芯片,多排的連接器,都需要大面積的進行FANOUT,把信號通過就近打過孔引到內層去出。如下圖是一顆上千個管腳的BGA芯片,進行FANOUT,總感覺有一種美感?;谀壳拔覀冃酒苣_的大小和對過孔的PCB厚度孔徑比(厚徑比)加工要求,我們常用的的過孔一般都是8mil,10mil,12mil的孔徑的居多。
圖3 一個BGA的FANOUT
學習PCB,當然學習其他任何技術類的東西,都不能紙上談兵,實踐是檢驗真理的唯一標準嘛,哈哈。掌握一個PCB設計軟件是必要的。而在PCB設計軟件里面,當下還是首推Allegro。
例如過孔,可以自己在Allegro軟件里面創建,對于一個PCB來說pad構成基礎的電子元器件的footprint,footprint和過孔還有線構成整個PCB。筆者也使用過一會Pads和Altium。個人感覺Allegro相對于其他兩個是難學易用。怎么叫難學易用呢?就是你學的時候感覺功能太多了,操作也太多了。但是真的用多了之后,發現用起來就兩個字“利索”。并且很多PCB的外包公司也都是使用Allegro軟件用的多,如果你設計原理圖,那很多時候免不了把pcb layout的活給外包來做。可能他用的就是Allegro,而你如果只會用pads,那查圖的時候就有點小尷尬了。行了孔就聊到這吧,下次我們聊聊線的問題吧。
審核編輯:黃飛
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