PCB设计与布线基础技术 · 基础技术 · 重点理解

foundation-05 孔不只是一个洞:PTH、NPTH与孔环怎样读

分别判断孔的镀覆、用途和周围铜余量,并区分钻孔参数与成品孔要求。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

上一课的过孔需要导电孔壁。看到板上有洞,能否认定这个洞就在连接上下两层?不能。先看孔壁是否导电,再看它用来装什么或连接什么。

快速理解 · 孔是空间,孔壁与周围铜决定结构

PTH(Plated Through Hole,金属化通孔) 有导电孔壁;NPTH(Non-Plated Through Hole,非金属化通孔) 不靠孔壁导电。金属化描述制造后的结构,“安装孔”或“器件孔”描述用途,两种分类不能互相代替。

Annular Ring(孔环) 是孔周围留下的铜。它使孔壁和周围导体具有连接余量,也给钻孔、层间对位等加工偏差留空间。没有铜环的非金属化机械孔,不用硬套相同的孔环模型。

先比较有、无孔壁铜,再看钻孔与成品孔;最后切换到“孔环余量”,观察同一个孔偏移后哪边变窄。

同一观察方法:看孔、看孔壁、看周围铜
顶视:孔与周围剖面:看孔壁铜环围着孔铜孔壁连接两面外观同样是孔,是否有导电孔壁要另查。顶视:孔与周围剖面:看孔壁本例没有孔环孔壁没有金属化外观同样是孔,是否有导电孔壁要另查。原钻孔空间镀后成品孔空间基材孔壁铜未按比例;还须考虑工艺补偿、表面处理和孔径公差。这一侧孔环变窄顶视:偏移仅为教学夸张名义尺寸够用,不代表加工偏差后仍有足够余量。槽与板内开口:不只是圆孔金属化槽非金属化槽板内开口形状、尺寸、镀覆与用途分别确认;圆孔规则不能全照搬。

金属化通孔具有导电孔壁。顶视铜环和剖面孔壁共同构成结构;它可用于器件连接,也可用于层间互连,不能只凭外观判断用途。

为什么?深入理解 · 工具尺寸与验收尺寸不能混为一谈

孔的尺寸经历了制造

Drill(钻孔/钻孔工具) 形成原始孔空间。后续孔壁金属化、电镀和相关处理之后得到 Finished Hole(成品孔)。实际尺寸还受工具、工艺补偿及制造公差影响,因此“钻头直径=最终成品孔径”不是可用的通用关系。

有些设计软件字段或工厂输入表描述的是成品孔需求,有些工艺表描述工具孔径。不能只看到一个“孔径”数值就猜口径;应确认定义。具体补偿由适用工艺和制造商要求决定,本课不做孔径公差计算。

孔环为什么怕钻偏

顶视同心图看起来四周均匀,但实际钻孔中心和铜图形中心可能有偏差。一边变宽,另一边就变窄,过小的设计余量容易在加工后出现连接可靠性问题。孔环检查还须明确依据的是生产工具孔、成品孔还是约定的检测边界;不能拿一张理想圆图替代制造规范。

过孔和插装孔不能只按大小区分

过孔的主要任务是层间互连,插装器件孔还要容纳实际引脚并满足装焊要求。它们可以都具有金属化结构,但选孔尺寸的目的不同;不能为挤走线随意缩小器件安装孔。

工程应用 · 孔的用途、形状、镀覆分别写清

Mounting Hole(安装孔) 可能由螺钉、绝缘件、接地或结构要求决定,既可能金属化,也可能非金属化。Slot(槽孔) 解决圆孔不适合的插片或机械安装形状,镀覆要求仍要另行指定。

Cutout(板内开口) 则移除一片板内区域。加工工具会影响拐角能否做成理想尖角,不能只画一个零半径内角就认为一定能生产。

  1. 先确认用途和需要容纳的实际部件,再确认孔或开口的成品尺寸及公差。
  2. 明确金属化与否、周围是否需要铜及连接哪个网络。
  3. 同时检查孔周围铜、板边和其他器件的空间;不同对象可能适用不同间隔规则。
  4. 在制造孔表和机械数据中明确要求,不靠丝印圈或软件显示颜色传递加工意图。

本章制造限制课会把孔环、公差与层间对位连起来;第6阶段6-07再解释通孔焊盘结构的数据定义。

一个用于螺钉固定的安装孔,是否必然是非金属化孔?
提示

把“拿来做什么”和“孔壁是什么结构”分开。

资料依据与示意边界

依据用户提供《印制电路板(PCB)设计基础》(Christopher T. Robertson著、刘雷波译)印刷第6~8、30、81、86~87、93页作原创解释。图示不按比例,不是软件截图;教材历史工艺数值不作为本课制造规则。

板厂的生产孔径说明与孔环检查说明用于核对口径差异;其中套餐能力和补偿数值不作为本课通用标准。

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  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

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11项目实战待开放

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