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細說下HDI高階線路板中使用過的那些孔

      HDI是高密度互連(HighDensityInterconnector)的縮寫，是生產(chǎn)高階印刷電路板的一種技術(shù)，使用微盲埋孔技術(shù)的一種線路分布密度比較高的電路板。這種HDI板子走線的難度非常大，也是EDA行業(yè)金字塔上高薪天花板的代表。
      可能有些EDA工程師不服，說就是把孔變小點，孔多點而已；足球也就是把乒乓球變大點，手打變成腳踢而已，那為什么足球和乒乓球的國際水平檔次差這么遠呢？（在這里沒有攻擊國足的意思^-^）
      沒有做過HDI項目的EDA工程師很難去體會到這種板子的走線難度，今天就一起來聊一聊高階板中的常用的孔。線路板中使用的孔種類非常多，比如常聽到的盲孔、埋孔、通孔，還有BB孔、微孔、機械孔、沉孔、錯孔、疊孔、一階孔、二階孔、三階孔、任意階孔、衛(wèi)兵孔、槽孔、背鉆孔、PTH孔和NPTH孔等。

1、機械孔（Drill hole)
機械孔也叫大孔，是使用鉆、磨、鏜、鑼、鉸等機械加工方式加工出來的孔，其孔徑越小，板子的厚度越厚加工的難度就越大。目前最小的機械孔孔徑為0.15mm,這也是線路板上使用最多的一種孔。
2、激光孔（Laser via）
激光孔也叫小孔、微孔和鐳射孔，它是一種利用激光束來打出來一種孔。因為激光的能量固定，銅箔過厚的話，激光一次打不穿，要打多次；銅箔太薄的話，激光又打穿了，因此，激光孔使用的銅箔厚度一板都是1/3Oz，這樣剛好滿足激光正好打穿。
目前PCB設(shè)計中使用最小的激光孔孔徑為0.075mm，使用激光孔會大大增加線路板生產(chǎn)成本，同時穩(wěn)定性又比機械孔差，這也是很多行業(yè)很少使用激光孔的原因。
3、通孔（Through hole)
通孔也叫穿孔或貫穿孔，它可穿過整個PCB板，從頂層到底層，并用于插入和連接元件。通孔主要用于通過孔內(nèi)插入引腳或連接器，以提供穩(wěn)定的電氣連接，并增加機械強度。通孔適用于對強度和可靠性要求較高的應(yīng)用，如工業(yè)設(shè)備、汽車電子等。通孔一般是機械孔，但任意階的通孔使用的是激光孔。
4、盲孔（Blind Via)
盲是不通的意思，盲孔就是在表層一面能看到，另外一面看不到的孔。它是連接PCB的內(nèi)部層和外部層的孔，但不連接所有層。它們只在PCB的一側(cè)起作用，并用于連接特定層之間的信號傳輸。盲孔可以減少板上布線的復(fù)雜性，提高信號完整性，并節(jié)省空間。盲孔常用于高密度互連和多層PCB設(shè)計中，如手機、平板電腦等，盲孔一般是激光孔。
5、埋孔（Buried Via)
埋孔位于PCB的內(nèi)部，不與PCB表面連接。它們通常被用作電源或地線，以提供更好的電氣性能和抗干擾能力。埋孔可減少PCB板的厚度、重量和尺寸，并可以在高密度設(shè)計中優(yōu)化信號傳輸路徑。埋孔一般使用的是機械孔，但進入任意階設(shè)計行業(yè)的話，使用的也都是激光孔。
6、沉孔(Sunk hole)
沉孔也叫沉頭孔、平頭孔、埋頭孔和臺階孔，如下圖所示，大孔是為了把螺絲頭埋沒，小孔插入螺栓固定。

 7、槽孔（Slot hole)
槽孔是將鉆鑿好的相鄰鉆孔相互貫通，形成環(huán)形的具有一定寬度的槽狀孔，槽孔的形狀有橢圓形、方形、L形等多種。

8、BB孔（Blind_buried hole)
BB孔就是盲孔和埋孔的統(tǒng)稱，因為兩者英文字母都是“B”開頭的，所以被簡稱為BB孔。
9、一階孔（One-step hole)
Top-2層或Bottom到臨層的激光孔被稱為一階孔，就像臺階一樣，從1層到2層，下了一個臺階，所以被成為一階孔，因為考慮到板子生產(chǎn)的對稱性結(jié)構(gòu)，Top-2層或Bottom到臨層的激光孔實際是一種孔。
如下圖所示，為1個4層1階板的疊層，其中1-2層和3-4層之間使用了激光孔，因此，1-2孔和3-4孔被成為1階孔。該板的疊層用數(shù)字表達為“1+2+1”結(jié)構(gòu)。

10、二階孔（Two-step hole)
從2層到3層的激光孔被稱為二階孔，從1-2下一個臺階，再從2-3下一個臺階，被成為二階孔，如下圖所示，從TOP看，1-2-3，從Bottom看，8-7-6都是兩個臺階，該板子的疊層結(jié)構(gòu)的數(shù)字表達式為“1+1+4+1+1”。

11、任意階孔（Any-layer hole)
任意階孔是指能連接任意兩層之間的激光孔，它不是通孔，是包含了所有一階孔、二階孔、三階孔、埋孔等各種孔，比如4層2階孔就可以被稱為任意階孔。下圖是一個12層任意階板子的鉆孔類型圖表，可以看到盲埋孔有60多種，想一想光建這些孔的封裝和出鉆孔文件需要多大的工作量？

品牌手機公司研發(fā)的5G手機基本都是采用任意階孔設(shè)計，這樣能保證手機的最佳性能，ODM公司大多采用降成本的2-3階孔設(shè)計，這樣可以大大后續(xù)降低生產(chǎn)的成本。任意階孔工藝代表了線路板設(shè)計的最高水平和生產(chǎn)的最高工藝。
12、錯孔
錯孔是同網(wǎng)絡(luò)的激光孔和激光孔或結(jié)構(gòu)孔保持相互錯開的孔，如下圖所示，3個都是GND屬性的孔，1-2孔和2-3孔相切，2-3孔和2-8相切，這樣保持最近的距離。

線路板板疊層如下圖所示，這樣實現(xiàn)二階的成本較低，同網(wǎng)絡(luò)孔最近只能保持外圍焊盤相切，不能焊盤相交，這種被稱為假二階孔，下圖的疊層也被稱為10層假二階板，數(shù)學(xué)表達式為“1+1+6+1+1”。

12、疊孔
疊孔是同網(wǎng)絡(luò)的激光孔和激光孔或結(jié)構(gòu)孔保持相互重疊的孔，如下圖所示，同網(wǎng)絡(luò)的1-2孔和2-3孔重合，變成一個1-3孔，8-9孔和9-10孔重合變成了一個8-10孔，這種疊層就被成為10層二階疊孔板，也叫做10層真二階板，數(shù)學(xué)表達式為“2+6+2”。

當(dāng)然也可以實現(xiàn)激光孔和機械孔的疊孔，如下圖所示的層疊結(jié)構(gòu)，同網(wǎng)絡(luò)的4個激光孔和一個機械孔重疊做成了一個不同孔徑的通孔，這是疊孔的最高境界，也是疊孔生產(chǎn)的最高工藝，不過這個加工成本太高，很少有設(shè)計公司采用這種疊層來設(shè)計。

 13、衛(wèi)兵孔
衛(wèi)兵孔是一種在線路板上經(jīng)常見到的定位孔，如下圖所示，中間一個大孔，周圍環(huán)繞6-8個小孔，就像一個大將軍旁邊有幾個衛(wèi)兵守護著一樣，所以被稱之為“衛(wèi)兵孔”。

14、PTH孔（Plated Through Hole)
PTH孔是一種內(nèi)部鍍錫的孔，比如VIA和焊接的引腳插孔，因為需要連接TOP和BOTTOM兩層，孔壁中間有金屬連接，焊接時焊錫也可以流入孔中來增強焊接的牢固性。

 15、NPTH孔（No-Plated Through Hole)
NPTH孔是一種內(nèi)部沒有鍍錫的孔，一般做定位孔使用，因為不需要焊接，就沒有保留焊盤。但NPTH孔對加工的工藝要求比PTH孔要高很多，比如設(shè)計孔徑為1.0mm的PTH孔，使用1.0mm的鉆頭可能會做出來1.05mm的，經(jīng)過內(nèi)部鍍錫補償后，正好做到孔徑是1.0mm。
但NPTH孔就無法補償了，孔做大了板子就廢了，需要提前考慮孔的補償，同時NPTH孔沒有焊盤，如果鉆偏了，很容易把臨近的線切削到，所以，NPTH孔一般需要保持周圍0.25mm的禁止布線空間。而PTH孔有焊盤，不需要考慮鉆偏的風(fēng)險。

16、背鉆孔（Back Drill Hole)
背鉆也稱為可控深度鉆孔，用于去除PCB通孔中銅筒的導(dǎo)電過孔Stub樁線。作為過孔的一部分，樁線會在高速設(shè)計中導(dǎo)致嚴(yán)重的信號完整性問題。

本文轉(zhuǎn)載自公眾號【菁英EDA】

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