如果你有机会拿起一片印刷电路板(PCB),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透着光,这些孔洞可不是放在哪里摆好看的,每个孔洞可都是有其目的而被设计出来的,而且孔洞越多,基本上也意味着PCB的制造费用就越贵。
PCB上的这些孔洞大体上可以被区分成PTH(Plating Through Hole,电镀通孔)及NPTH(Non Plating Through Hole,非电镀通孔)两大类,这里说「通孔」是因为这种孔还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,有兴趣的朋友可以参考这篇文章: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,只要看看垂直的孔壁上有没有亮亮的金属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的孔径通常都比PTH来得大,因为NPTH绝大部分是用来作为螺丝锁付用的,有的则是用于安装一些连结外面的连接器固定用,有的则是卡机构用的。
另外,有些PCB也会在板边(break-away,coupon,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的贴片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。不过厚度太薄的板子可能还是需要用NPTH来固定,免得夹持变形。
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孔会有两种用途,一种是用来焊接传统THD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,这样才能把零件插进到孔中做焊接。
另一种比较小的PTH,通常称其为via(导通孔),它们是用来连接及导通电路板(PCB)的不同层之间的铜箔线路用的,因为PCB基本上就是由许多的铜箔层堆叠累积而成,相邻铜箔(copper)层之间都会再铺上一层绝缘层,也就是说铜箔材料,彼此之间不能互通的,而不同的铜箔层之间的讯号传递靠的就是via,所以中文才会称其为「导通孔」,你可以把不同的铜箔层想像成大型百货公司的不同楼层,而导通孔就相当于连接不同楼层的楼梯,楼梯不只有一处。
左图是电路板的剖面图,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想像成有是一栋有着六层楼的大厦,每一层铜箔就代表着一层楼,而via(导通孔)就相当于连接楼层间的楼梯通道,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,而且需要电镀才能导通,所以via也是PTH的一种。
不过现在的via大多会用绿漆(solder mask)覆盖起来,就像左图的样子,使其表面绝缘,尤其是手机板,因为板子上的零件越摆越密集,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或功能问题,所以大多会用绿漆来覆盖via。
另一个目的是有些via上面会印刷锡膏,当板子流经回焊炉(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的,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,当然这一切还得遵照Gerber的要求做。
建议延伸阅读:PCB设计塞孔不塞孔会有何影响?什么是全塞孔与半塞孔?
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后再用绿漆盖孔,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(void in pad),一般我们会要求使用电镀铜塞孔,最后再做表面处理(Finished)的 VIPPO (Via-In-Pad Plated Over),以避免锡膏流进通孔的风险。
延伸阅读:
COB对PCB设计的要求
PCB电路板为何要有测试点?
导通孔在垫(Vias-in-pad)的处理原则
什么是ICT(In-Circuit-Test)?有何优缺点?
给初学者:BOM表与ECO、ECN、ECR的关系
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请问PCB板的板边两侧上下各有2个孔(上大下小)用途,以及如何称谓
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Joyce,
我没有办法从你的描述中判断这些孔是做什么用的,因为这些并没有工业标准。要看你们有没有拿这些孔来做什么用?
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Hi,
我有参阅过那篇,不过受到的只是是设计需要让全通via孔在制程时让锡流进增加散热能力,而且孔径很大。
但当然得也常收到厂端对于这做法的抱怨。
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Chin,
如果你有仔细看那篇via-in-pad文章,应该会看到文章最后建议通孔可以设计为微通孔(micro-via),并且使用电镀铜填孔,这样不但可以可以达到散热的要求,也可以解决气泡过多的问题,但是PCB的价钱会增加。
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您好,
想请问一下PTH/via内部通常会灌锡处理吗?
主要是QFN IC EPAD通常会有via, 想了解在EPAD区域的via是否需要塞孔避免溢锡。
但也遇过EPAD via绿漆塞孔反而使得锡乱跑(因为锡遇到绿漆会自动跑开)而造成气泡过多造成IC烧毁,所以一直卡在塞不塞孔的纠结中。
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Chin,
建议你先阅读【导通孔在垫(Vias-in-pad)的缺点及处理原则】一文。
另外,我个人没有看过灌锡填孔的PCB。EPAD区域一般会直接做via或是镀铜填孔。
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想请问一下,如果定位孔或是螺丝孔是PTH,其主要用意为了甚么?
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Robert,
螺丝孔是PTH一般是ESD需求。定位孔是PTH就不知道了,定位孔做成PTH尺寸容易跑掉的。
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请教前辈们一个问题
就是导通孔经过PTH后再经过二铜之后有化金制程完闭,
问题一:孔壁竟然无孔铜
问题二孔环有些会不见
问题三切片孔口结果化金与二铜有拉扯现象翘翘的,而且平整就像是有二次孔,但制程并无二次孔。
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lwk,
依照你的描述,这应该是PCB制程问题,可以直接找PCB厂解释。
还是你本身就是PCB板厂?
如果你不是板厂,那么你的描述其实不够清楚,这些现在是在焊锡后发生?还是之前?焊接为何种制程?SMT或波焊?
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能多参考有用的资讯.
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Via导通孔我们口语都叫”贯孔”
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