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PCB过孔降低阻抗原理在PCB（Printed Circuit Board，印刷电路板）设计中，通过合理地设计和布局过孔可以降低阻抗，提高信号传输的性能。
本文将详细解释与PCB过孔降低阻抗原理相关的基本原理。
1. 什么是PCB过孔？PCB过孔是指在PCB板上穿透整个板厚的孔洞，通常用来连接不同层次的电路。
根据用途和结构不同，过孔可以分为三种类型：•通孔（Through Hole）：从PCB的一侧穿过到另一侧，用于连接不同层次的电路。
•直通孔（Via）：连接相邻两层电路，通常只穿过一层。
•盲孔（Blind Via）：连接内层电路和外层电路，只穿过部分PCB板厚。
2. PCB过孔的作用PCB过孔在电路设计中起到了重要的作用，主要有以下几个方面：•电气连接：通过过孔可以连接不同层次的电路，实现信号的传输和电气连接。
•机械固定：通过过孔可以固定PCB板和其他器件，提高机械强度和稳定性。
•散热：通过过孔可以增加散热面积，提高PCB板的散热性能。
•信号引出：通过过孔可以将内层电路的信号引出到外层，方便测试和调试。
3. PCB过孔对阻抗的影响在高速电路设计中，阻抗匹配是十分重要的，能够有效地减少信号的反射和串扰，提高信号完整性。
而PCB过孔的存在会对阻抗产生一定的影响。
3.1 过孔的电感和电容过孔的电感和电容是导致阻抗变化的主要因素。
通过过孔的信号传输会导致电感和电容的存在，从而影响信号的传输速度和阻抗匹配。
•电感：过孔的电感主要由过孔的长度和直径决定，过孔越长、直径越小，其电感值越大。
•电容：过孔的电容主要由过孔的直径和板间距决定，过孔越大、板间距越小，其电容值越大。
3.2 过孔的串扰和反射过孔的存在还会导致信号的串扰和反射。
当信号通过过孔时，部分信号会通过过孔传播到相邻的电路层，造成串扰；另一部分信号会由于阻抗不匹配而反射回去，造成反射。
•串扰：由于过孔的存在，信号在传输过程中会通过过孔传播到相邻的电路层，产生串扰。
长虹新型液晶彩电故障检修技巧(二）□杜云鹏(上接1期）机型：U D 49D 6000i (机芯：ZLM 60H -1)故障现象：黑屏。
分析检修:该机二次开机后出现黑屏,但声音 正常，这说明电源板输出的供电、主板产生的LVDS 上屏信号及上屏电压都没有问题，初步判断是背光源损坏，或者液晶显示屏异常引起。
为判断背光源是否损坏，首先借助LED 背光 检测仪（可测试背光灯条是否被点亮，并检测工作 电流是否正常）,发现是因工作电流异常而引起的 背光熄灭，故判定灯条损坏。
因为每根灯条（不同厂家、批次）参数存在差 异,故全部换为同一规格的灯条，但更换后出现亮 度不均的闪烁现象。
仔细检查电源板、主板、显示 屏都没有发现有明显故障（有条件可以代换检 测），问题究竟出在哪里呢？背灯有闪烁，应该跟调光控制电路有关，随后 用数字三用表检测主板的背光亮度控制输出信号 (BL -DIMMING )的电压为0.8V (正常电压应在 1 V ~3.3V 之间变化，最后稳定为3V 左右）,异常。
于是将BL-DIMMING 信号与3.3V 短接(这样操 作后背光将无法调节，亮度为最大值），开机后背 光不再闪烁，说明主芯片或调光控制电路上有元 件存在故障。
调光控制电路工作过程:主板正常工作后，从 主芯片U M 1(M T 5508)输出背光亮度（电压可控） 控制信号，送至调光控制电路中的三极管QA 01 的基极，使其导通，从而在其集电极得到调光控制 信号(BL -ADJUST ),再通过插座J 1的①脚，送至 背光驱动电路,从而调节背光灯串工作电流，使背灯亮度可控。
怀疑更换的灯条上个别灯珠参数存在稍微差 异不匹配而引起的闪光，适当改变调光控制电路的元件参数，通电长时间观察背光不再闪烁，如图 4所示，故障 彻底排除。
背 灯点亮检测 及调光电路如图5所示。
@R A 34 4.7k ^1005 R A 224.7k /R 1005R A 123750R 1005R A 21100/R 100SR A 32 N S /0_R 1005I ^Q A O IQ _T3< 1^1 S O T -2：I T 3904J ,R A 30100/N S T R 1005C A 04：0 1 U /16V /N S C 100S> F o «a t O $3D O U T S P W M T O U T⑤提示：遇见闪光的故障，除了检查背光灯串工 作电流是否正常外，还需考虑灯串参数是否匹配。
PCB印制板的通流量影响因素分析牛颖聪（北京铁路信号有限公司，北京 102613）摘要：主要通过介绍影响PCB 通流量的重要因素：覆铜厚度、温升、走线宽度、走线位置等条件，分析各因素对PCB 通流量变化的影响；通过控制单一变量，来研究通流量的变化，最终为印制板选择合适的制板参数，使P C B 设计更加合理。
根据研究结果，对Z P W·F -K 型发送器的PCB 参数进行核算，确认发送器的参数选择符合设计要求。
关键词：通流量；影响因素；覆铜厚度；线宽中图分类号：TH162 文献标志码：A 文章编号：1673-4440(2023)08-0107-05Analysis of Infl uencing Factors of PCB Current Carrying CapacityNiu Yingcong(Beijing Railway Signal Co., Ltd ., Beijing 102613, China)Abstract: This paper mainly introduces the important factors aff ecting the PCB current carrying capacity: copper thickness, temperature rise, trace width, trace positioning and other conditions that can change the current carrying capacity, and analyzes the infl uence of each factor on the change of PCB current carrying capacity. By controlling a single variable at a time, it studies the changes in such capacity so as to choose the appropriate board parameters for the printed boards, which makes PCB design more reasonable. According to the research results, the PCB parameters of ZPW•F-K transmitters are calculated to confi rm that the selection of transmitter parameters meet the design requirements.Keywords: current carrying capacity; infl uencing factors; copper thickness; trace widthDOI: 10.3969/j.issn.1673-4440.2023.08.020收稿日期：2021-09-13；修回日期：2023-06-20第一作者：牛颖聪（1983—），女，工程师，本科，主要研究方向：机柜及PCB 配线设计，邮箱：*******************。
PCB过孔的过流能力1. 什么是PCB过孔？PCB（Printed Circuit Board）即印刷电路板，是电子产品中常用的一种基础组件。
它通常由一层或多层的导电材料（如铜箔）和绝缘材料（如环氧树脂）交替堆叠而成。
PCB上的过孔（Via）是连接不同层之间导电的通孔结构，常用于连接电路板上的导线、焊盘和元器件。
2. PCB过孔的过流能力的重要性在电子产品中，电流是必不可少的。
而过孔作为电路板上的导电通路，其过流能力直接影响电子产品的可靠性和稳定性。
因此，确保PCB过孔具备足够的过流能力是非常重要的。
3. PCB过孔的过流能力与尺寸的关系PCB过孔的过流能力与其尺寸有密切的关系。
通常情况下，过孔的直径越大，其过流能力越强。
这是因为较大的孔径可以提供更大的导电面积，从而减小电流通过过孔时的电阻。
此外，过孔的内层径孔与外层径孔之间的连接方式也会影响过流能力。
采用铜箔填充的盲孔或埋孔相比普通的非盲孔过孔，具有更好的过流能力。
4. PCB过孔的过流能力与材料的关系PCB过孔的材料也会对其过流能力产生影响。
常见的PCB过孔材料有铜、银和铝等。
其中，铜是最常用的过孔材料，其导电性能好，过流能力较强。
银的导电性能更好，过流能力更强，但成本较高。
铝的导电性能较差，过流能力较弱，一般仅适用于低功率电子产品。
5. 提高PCB过孔的过流能力的方法5.1 增加过孔的直径通过增大过孔的直径，可以增加其导电面积，从而提高过流能力。
但需要注意的是，过孔的直径也受到PCB板厚度的限制，过大的直径可能会导致PCB板的结构不稳定。
5.2 增加过孔的数量增加过孔的数量可以增加整个电路板上的导电通路，从而提高过流能力。
但过多的过孔也会增加制造成本，并可能导致电路板的可靠性下降。
5.3 优化过孔的布局合理的过孔布局可以减小电流通过过孔时的电阻，从而提高过流能力。
通常情况下，过孔应尽量靠近需要连接的导线、焊盘或元器件，避免过长的导线。
5.4 使用高导电性的过孔材料选择导电性能更好的过孔材料，如银，可以显著提高过孔的过流能力。
过孔的种类对比以及设计注意事项过孔是电子产品中常见的一种连接方式，用于连接不同电路层之间的信号和电能。
根据不同的设计要求和应用场景，过孔可以分为多种类型。
本文将对几种常见的过孔类型进行对比，并介绍设计过程中的注意事项。
一、通孔（Through Hole）通孔是最常见的过孔类型，它是通过印刷电路板（PCB）的整个厚度，从一侧到另一侧的孔。
通孔的直径通常为0.3-6mm，可以容纳各种连接器、插件和其他元件的引脚。
通孔的优点是连接牢固、可靠性高，适用于承受大电流和大功率的应用。
然而，通孔的缺点是占用空间较大，不适合高密度布线。
二、盲孔（Blind Via）盲孔是从PCB的一侧到另一侧的孔，但并不穿透整个板厚。
盲孔的设计可以减少空间占用，提高布线密度。
盲孔通常用于连接内部层和外部层之间的信号。
然而，盲孔的加工难度较大，成本较高，容易出现质量问题。
三、埋孔（Buried Via）埋孔是完全位于PCB内部的孔，不与PCB表面相连。
埋孔可以实现更高的布线密度和更复杂的电路设计。
然而，埋孔的制造成本较高，加工难度较大，需要先制作内部层，再制作外部层，增加了制造工艺的复杂性。
四、盲埋孔（Blind Buried Via）盲埋孔是盲孔和埋孔的结合，既连接了内部层和外部层的信号，又节省了空间。
盲埋孔常用于高密度布线和多层堆叠PCB设计。
然而，盲埋孔的加工技术要求高，成本相对较高。
设计过程中的注意事项：1. 根据具体应用场景和设计要求选择合适的过孔类型。
通孔适用于大电流、大功率应用；盲孔适用于减少空间占用；埋孔和盲埋孔适用于高密度布线。
2. 合理选择过孔的直径和间距。
过孔直径应根据连接器、插件或其他元件的引脚直径来确定，并考虑到电流、功率等因素。
过孔间距应符合PCB制造的要求，并考虑到信号完整性和布线密度。
3. 注意过孔的位置和布局。
过孔应避免与其他元件、信号线和电源线冲突，避免过孔位置过于靠近边缘，以免影响PCB的强度和可靠性。
pcb过孔尺寸问题过孔大小的尺寸选择，过孔太小可能担心会影响信号的连接，太大了给人感觉过于粗糙，视觉效果不佳，结合做板的经验以及视觉效果，参数Diameter37mil-->39.37mil-->40mil之间，Hole size18mil-->19.685mil-->22mil之间，视觉效果较好。
一般不要选用默认参数，例如Diameter 50mil，Hole size 28mil，这样做出来过孔过大，给人视觉效果不是很好。
一、过孔（via）过孔（via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。
简单的说来，PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。
从作用上看，过孔可以分成两类：一是用作各层间的电气连接；二是用作器件的固定或定位。
如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。
盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。
埋孔是指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。
上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。
第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。
由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。
以下所说的过孔，没有特殊说明的，均作为通孔考虑。
从设计的角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间的钻孔（drill hole）,二是钻孔周围的焊盘区，这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。
很显然，在高速,高密度的PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。
印制板过孔不通的原因分析和改善措施李翠霞京信通信技术（广州）有限公司,广州市科学城神舟路10号,510663,licuix@摘 要： 电路板一直是通信产品中的核心部件，随着HDI数字电路、射频微波电路、一体化数模混合PCB和高密度、小封装高速数字芯片在公司产品上的广泛应用，印制板的质量与可靠性问题就很值得我们的关注。
从我司产线反馈的印制板不良现象中常见的有过孔不通、爆板、氧化、虚焊等，本文就其中印制板常见过孔不通的这个质量问题详细分析其产生的原因，由此提出对印制板的质量保证措施，以期达到节能降耗、提高印制板质量，提高产品可靠性，减少因过孔不通等质量问题所带来的经济损失的目的。
关键词： 电子电路；印制板；改善措施；过孔不通引言当今，诸多的电子通信产品对印制电路板提出高密度、高精度等要求，而要满足这些要求就必须使得印制电路板设计的孔更小，层数更多，线路更密，这无疑是给印制板的制造者提出了更高的质量要求。
公司产线反馈PCB过孔不通的质量问题时有发生。
而业界对过孔不通的不良率要求为零，因为PCB的过孔不通现象往往都是在产品调试或市场运行过程中发现，那时元器件都已经贴好，这不仅造成PCB报废，电路板上已贴好的元器件也会报废。
过孔不通所造成的经济损失不可估量，例如PCB成本、元器件成本、人工费用、运输费用以及品牌流失效应等，属于严重的质量缺陷。
现就企业中出现的这类问题进行分析总结，并提出相应的改善措施，以供同行讨论，并作为管理PCB 生产、品质管理的同行作参考之用。
1.过孔介绍为连接PCB各层之间的线路，各层需要在连通的导线的交汇处钻上一个连接不同层导线的孔，称为过孔（Via）。
过孔的工艺过程是在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用来连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相通，也可不连。
过孔可以起到电气连接及固定或定位器件的作用[1]。
从工艺制程上来说，过孔一般分为盲孔（blind via）、埋孔(buried via)和通孔(through via)三类，见图1所示。
4图1 过孔的分类过孔要求有良好的机械韧性和导电性，镀铜层均匀完整。
根据美国电子电路互连封装协会（IPC）标准IPC-A-600《印制板验收标准》以及IPC-6012《刚性印制板的鉴定与性能规范》标准的要求，通孔孔壁均厚不小于20μm，最薄处厚度不小于18μm，表面镀层/涂覆层厚度要求见表1所示。
镀层不允许存在氧化现象，孔内不分层、无气泡、无钻屑、无裂纹，孔电阻需在规定值以下[2]。
作者简介：李翠霞（1972-），女，工程师，电子信息技术及管理，E-mail:licuix@，电话:28952029表1 表面镀层/涂覆层厚度要求 孔铜 1级 2级 3级 孔铜（平均最小） 20μm 20μm 25μm 孔铜最薄区域 18μm 18μm 20μm 盲孔孔铜（平均最小） 20μm 20μm 25μm盲孔孔铜最薄区域 18μm18μm20μm埋孔孔铜（平均最小） 13μm 15μm15μm埋孔孔铜最薄区域 11μm13μm13μm2.孔金属化工艺介绍过孔涉及到孔金属化工艺，该工艺技术是过孔质量的关键，将直接影响到PCB电气的性能和可靠性，是印制电路板制造技术中最为重要的工序之一。
过孔不通的问题往往是在孔金属化工艺过程中导致的。
在分析PCB过孔不通的问题前，我们先概要介绍一下孔金属化工艺。
孔金属化是指在印制板过孔中用化学镀和电镀方法使绝缘的孔壁上镀上一层导电金属，实现各层导线相互连通的工艺[3]。
孔金属化镀层质量对电路板电路导通和元器件连接非常重要。
在PCB制造技术中，孔金属化过程历来是作为最关键的控制工序。
化学镀铜俗称沉铜（PTH），它是一种催化剂作用下的氧化还原反应，在化学镀铜过程中Cu2+离子得到电子还原为金属铜（Cu），其主要作用就是使印制板的非金属孔，通过氧化还原反应在孔壁上沉积一层均匀的导电铜层，再经过电镀去加厚镀铜，以达到回路的目的，实现孔金属化，从而使双面或多层印制板实现层与层之间的互连。
而要达到此目的，就必须选择性能稳定、可靠的化学沉铜液和制定正确可行的、有效的工艺技术与质量管控程序[4]。
业界典型孔金属化工艺流程见图2所示。
图2 典型孔金属化工艺流程3.孔金属化工艺存在的问题分析及改善措施3.1.钻孔去钻污工艺影响1） 原因分析：由于在多层印制板的制造过程中使用了环氧树脂或丙烯酸树脂粘结剂，在钻孔时，因钻孔产生的高温作用下，粘结剂就会连同印制板中的铜箔、聚酰亚胺等碎屑粘结在过孔的孔壁上形成腻污。
如果这些腻污去除的不干净，就很容易导致印制板层间的电气接续不良。
2） 改善措施：业界常用去钻污的处理方法有浓硫酸处理法和碱性高锰酸钾处理法，这些方法都是利用它的强氧化性的特点。
钻孔去钻污工艺要求厂家要调节好试剂的浓度、掌握好处理时间并控制好溶液的温度，这样才能有效的去除钻污。
有效去除钻污是保证后续镀铜质量的关键。
3.2.化学镀铜工艺影响1） 原因分析：水洗水洗二级逆流漂洗干燥化学镀铜可以在任何非导电的基体上进行沉积，为了使孔壁的树脂以及玻璃纤维表面产生导电性，需进行化学镀铜。
在镀铜工艺上由于孔径较小，镀液有时会出现无法渗入的情况，从而影响化学镀铜的质量。
2）改善措施：经试验，有效的改善方法是在沉铜线上加气顶，用加强振动的方式来加强镀液在孔内的流动，使得孔口的气泡迅速逸出，让镀液完全渗入进行镀铜，从而保证镀铜的质量。
在镀铜时一定要保证镀层厚度及镀层均匀性，以防局部偏薄或出现孔洞。
我司规定通孔镀铜最薄点厚度为20μm，盲孔镀铜最薄点厚度为18μm。
3.3.沉金微蚀工艺影响1） 原因分析：在PCB沉金工艺前会进行微蚀，这时候药水会进入到已经镀好铜的过孔中，PCB中单面盖绿油的过孔由于孔不相通，药水进去后没有办法完全流出来，残留在孔内就容易导致不断腐蚀孔内镀铜。
2） 改善措施：生产时必须要控制好微蚀的时间，并对PCB进行充分的漂洗以防止药水在孔内的残留。
单面盖绿油的过孔可以在盖绿油工序前先将另一面孔也塞上绿油或树脂以防药水的流入。
3.4.重视质量检测做好质量检测也是保证孔金属化工艺质量的关键。
PCB无法通过目测来判断过孔镀铜质量，因此，质量检测需借助一定的检测方法来保证。
一般的试验方法有：背光实验法、玻璃布试验、金相显微切片及电阻测试等。
1）背光实验法：背光试验法是用来检验沉铜效果好坏的简便直观的方法之一。
是检查孔壁化学镀铜完整性最常用的方法。
化学镀铜后的试样沿一排孔的中心切下，放置在带有投射聚光灯光源的显微镜下，检验孔壁透光情况。
由于基材是透光的，铜层是不透光的，因此很容易发现沉铜层是否完整、致密，并能通过漏孔率来定量考核沉铜层的致密性、质量状态。
根据孔壁的透光情况将孔壁的沉积铜的完整性分成若干等级。
2）玻璃布试验：是为了检查化学镀铜槽液活性而设计的一种验证方法。
根据玻璃布在化学镀铜溶液中变色的时间来判断整个生产线溶液的活性，变色时间越短说明活性越高。
采用玻璃布试验其结果比较直观、准确、可靠，但缺点是玻璃布的试验结果很难准确地表达它的可信度。
3）金相显微切片：是观察孔壁上除钻污、化学铜及镀层全貌和厚度的最可靠方法，孔金属化样品、普通成品板及不良品分析必须经过此步骤才能了解其质量情况。
为确保过孔在高温情况下铜层断裂，过孔应在热应力实验后做切片分析。
4）电阻测试：是通过测试过孔电阻值以保证内层互连的可靠性。
过孔电阻值与孔径大小、镀层厚度、印制电路板的厚度有关。
为确保过孔在高温情况下铜层断裂，过孔应在热应力实验后做电阻测试。
图3 过孔不通水晶切片分析图图3 过孔不通水晶切片分析图4.失效案例分析从产线提取存在过孔不通的问题板来做失效分析。
从水晶切片图（见图3）中看到，过孔中孔铜被药水咬蚀，左侧镀铜已经缺失，右侧镀铜厚度很薄，小于我司最薄孔铜厚度（20μm）要求，孔壁无绿油覆盖。
孔铜底部铜厚达到我司最薄点厚度（20μm）要求，此处孔壁被绿油覆盖。
根据切片分析得出结论：不良品孔铜局部偏薄或者缺失是由于在粗化（又称微蚀）过程中，过孔孔径较小且单面塞绿油而使腐蚀药水在孔内残留，导致孔铜微蚀过度使孔内镀铜局部偏薄，造成在后续贴片时孔铜受热膨胀形成开路，导致不通。
5.PCB过孔质量的保证措施我司通常是在印制板组装完进行功能测试时才发现PCB过孔不通的质量问题，这不仅会导致产品交货期的延迟也会给公司带来很大的经济损失。
综前分析，我司将PCB的质量控制延伸到PCB供应商的生产过程中，并且在来料检验环节中加强对PCB内在质量的把关，而不仅仅是做外观检验。
主要是通过以下几个环节来有效控制PCB过孔不通的质量问题：1）设计阶段规范过孔设计要求：我司在印制板设计规范中要求过孔组应尽量少用不同的孔径以减少生产制程的复杂性。
推荐普通过孔组设置为0.25mm/0.5mm，BGA等受限区域可设置为0.2mm/0.4mm，电源等过孔组设置为0.5mm~0.7mm/1.0mm，盲孔过孔组设置为0.2mm/0.4mm。
孔径设计时要考虑板厚度尺寸，并考虑到成品率及各生产厂家的工艺能力，板厚度与最小通孔直径的比值≤8。
工程师在做印制板设计时应关注PCB供应商的实际工艺能力，落实PCB可制造性的规范，从设计的角度降低加工难度，规避因工艺能力不足而导致的质量风险，例如尽量避免单面盖油的过孔设计，或将单面盖油的过孔设计优化成双面盖油塞孔设计。
2）制作阶段：PCB供应商在制作时，应在孔金属化工艺流程中保证控制措施落实到位，避免质量隐患。
我司在推进供应商加强过程质量监控方面，重点是可靠性项目，如过孔镀铜厚度测量，过孔切片分析，热应力后切片和电阻测试等。
3）来料检验：我司IQC来料检验不单要进行外观检验，还要关注供应商来料可靠性测试项目的符合性，特别是过孔的切片报告及切片实物，电阻测试报告等。
4）签订保证协议：我司与印制板供应商签署《PCB质量保证及责任追溯协议》，明确供需双方的责任和义务，也以此引起供应商对产品质量的高度重视，有效提高员工的质量责任意识。
结论本文结合企业PCB常见的过孔不通问题，通过围绕孔金属化工艺中关键环节的分析，对PCB过孔不通的质量问题进行分析，总结出PCB过孔的各关键环节的质量控制，并从设计、生产到检验各环节，由我司与供应商共同严把质量关，使PCB过孔不通的问题得到了有效的改善。
并籍此与大家共享与交流。
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