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电路板上为何要有孔洞?何谓PTH/NPTH/vias(导通孔)

发布时间 :2016-07-13 09:39 阅读 : 来源 :技术文章责任编辑 :深圳宏力捷PCB制板部
电路板上为何要有孔洞?何谓PTH/NPTH/vias(导通孔)
如果你有机会拿起一片电路板,稍微观察一下会发现这电路板上有着许多大大小小的孔洞,把它拿起来对着天花板上的电灯看,还会发现许多密密麻麻的小孔,这些孔洞可不是放在哪里摆好看的,每个孔洞都是有其目的而被设计出来的。
这些孔洞大体上可以分成PTH(Plating Through Hole,电镀通孔)及NPTH(Non Plating Through Hole,非电镀通孔)两种,这里说「通孔」是因为这种孔真的就是从电路板的一面贯穿到另外一面,其实电路板内除了通孔外,还有其他不是贯穿电路板的孔,有兴趣的可以先参考这篇文章:PCB名词解释:通孔、盲孔、埋孔
那要如何区分PTH与NPTH这两种通孔呢?
其实很简单,参考文章最前面的图片,只要看看孔壁有没有亮亮的电镀痕迹就可以判断了,有电镀痕迹的孔就是PTH,没有电镀痕迹的孔就是NPTH。
那NPTH(非电镀通孔)有何用途?
如果你稍微留点心,会发现NPTH的孔径通常会比PTH来得大,因为NPTH绝大部分是用来作为锁螺丝用的,有的则是用于安装一些连结外面的连接器固定用。
另外,有些也会在板边(break-away,折断边)设计NPTH来作为测试治具的定位之用,早期的时候也会拿来当作SMT打件/贴件时固定电路板之用,现在SMT的打件机器大多使用夹持的方式而不用顶针来固定电路板了。
那PTH(电镀通孔)有何用途?Via(导通孔)又是什么?
一般在电路板的PTH孔有两种用途,一种是用来焊接传统DIP零件脚用的,这些孔的孔径必须比零件的焊接脚直径来得大一些,这样才能把零件插到孔中。
传统的via(导通孔)
另一种比较小的PTH,通常称其为via(导通孔),是用来连接及导通电路板(PCB)的两层或多层之间的铜箔线路用的,因为PCB是由许多的铜箔层堆迭累积而成,每一层铜箔(copper)之间都会再铺了一层绝缘层,也就是说铜箔层彼此之间不能互通,其讯号的连接就是靠via,所以中文才会称其为「导通孔」。
Blind-Via-Hole
如上图是电路板的侧面剖面图,把它想成是玻璃瓶内的蚂蚁巢穴,这是一片有六层铜箔的PCB,我们可以把这片PCB想像成有好像六层楼的大厦,每一层铜箔就代表着一层楼,而via(导通孔)就相当于连接楼层的楼梯,而且这栋大厦的楼梯可以有好几座,不过这楼梯可不一定每一座都会连接到所有的楼层就是了,它可能只有连接第三层与第四层楼,其他都不通,这样子的孔(via)我们称之为【Buried Via Hole(埋孔)】,因为从外面完全看不到有孔的存在。因为via的目的在导通不同层的铜箔,需要电镀才能导通,所以via也是PTH的一种。
绿漆覆盖via(导通孔)
不过现在的via大多会用绿漆(solder mask)覆盖起来,就像上图的样子,尤其是手机板,因为板子上的零件越放越密集,有些Via甚至会被放在零件的正下方,为了防止零件与via不小心短路而产生品质问题,所以大多会用绿漆覆盖via。因为有些via上面会有印刷锡膏,板子流经回焊炉(reflow)时,锡膏是很有可能从via流过去到板子的另一面而造成短路问题,所以现在的PCB工艺大多会把via的孔径做得小小,然后用绿漆覆盖以避免将来可能造成的品质问题。
当然使用绿漆覆盖于导通孔的工法有许多人觉得会有品质风险,因为可能会有盖孔不全或是化学药剂残留而导致腐蚀的风险,但不可否认的使用绿漆盖孔还是目前最便宜且可以接受的填孔方式。除了使用绿漆盖孔外,也有人使用树脂先填孔再用绿漆盖孔,这样的工法比较符合品质的要求,但多了一道工序,费用当然得往上加。另外,如果是焊盘/焊垫上的通孔或盲孔,一般我们会要求使用铜塞孔,最后在做表面处理,以避免锡膏流进去通孔的风险。


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