電路板上為何要有孔洞?何謂PTHNPTHvias(導通孔)?
如果你有機會(huì )拿起一片電路板,稍微觀(guān)察一下會(huì )發(fā)現這電路板上有著(zhù)許多大大小小的孔洞,把它拿起來(lái)對著(zhù)天花板上的電燈看,還會(huì )發(fā)現許多密密麻麻的小孔,這些孔洞可不是放在哪里擺好看的,每個(gè)孔洞都是有其目的而被設計出來(lái)的。
這些孔洞大體上可以分成PTH(Plating Through Hole,電鍍通孔)及NPTH(Non Plating Through Hole,非電鍍通孔)兩種,這里說(shuō)「通孔」是因為這種孔真的就是從電路板的一面貫穿到另外一面,其實(shí)電路板內除了通孔外,還有其他不是貫穿電路板的孔。
那要如何區分PTH與NPTH這兩種通孔呢?
其實(shí)很簡(jiǎn)單,參考文章最前面的圖片,只要看看孔壁有沒(méi)有亮亮的電鍍痕跡就可以判斷了,有電鍍痕跡的孔就是PTH,沒(méi)有電鍍痕跡的孔就是NPTH。
那NPTH(非電鍍通孔)有何用途?
如果你稍微留點(diǎn)心,會(huì )發(fā)現NPTH的孔徑通常會(huì )比PTH來(lái)得大,因為NPTH絕大部分是用來(lái)作為鎖螺絲用的,有的則是用于安裝一些鏈接外面的連接器固定用。
另外,有些也會(huì )在板邊(break-away,折斷邊)設計NPTH來(lái)作為測試治具的定位之用,早期的時(shí)候也會(huì )拿來(lái)當作SMT打件/貼件時(shí)固定電路板之用,現在SMT的打件機器大多使用夾持的方式而不用頂針來(lái)固定電路板了。
那PTH(電鍍通孔)有何用途? Via(導通孔)又是什么?
一般在電路板的PTH孔有兩種用途,一種是用來(lái)焊接傳統DIP零件腳用的,這些孔的孔徑必須比零件的焊接腳直徑來(lái)得大一些,這樣才能把零件插到孔中。
另一種比較小的PTH,通常稱(chēng)其為via(導通孔),是用來(lái)連接及導通電路板(PCB)的兩層或多層之間的銅箔線(xiàn)路用的,因為PCB是由許多的銅箔層堆棧累積而成,每一層銅箔(copper)之間都會(huì )再鋪了一層絕緣層,也就是說(shuō)銅箔層彼此之間不能互通,其訊號的連接就是靠via,所以中文才會(huì )稱(chēng)其為導通孔。
如左圖是PCBA板的側面剖面圖,把它想成是玻璃瓶?jì)鹊奈浵伋惭?,這是一片有六層銅箔的PCB,我們可以把這片PCB想象成有好像六層樓的大廈,每一層銅箔就代表著(zhù)一層樓,而via(導通孔)就相當于連接樓層的樓梯,而且這棟大廈的樓梯可以有好幾座,不過(guò)這樓梯可不一定每一座都會(huì )連接到所有的樓層就是了,它可能只有連接第三層與第四層樓,其他都不通, 這樣子的孔(via)我們稱(chēng)之為【Buried Via Hole(埋孔)】,因為從外面完全看不到有孔的存在。 因為via的目的在導通不同層的銅箔,需要電鍍才能導通,所以via也是PTH的一種。
不過(guò)現在的via大多會(huì )用綠漆(solder mask)覆蓋起來(lái),就像左圖的樣子,尤其是手機板,因為板子上的零件越放越密集,有些Via甚至會(huì )被放在零件的正下方,為了防止零件與via不小心短路而產(chǎn)生質(zhì)量問(wèn)題,所以大多會(huì )用綠漆覆蓋via。 因為有些via上面會(huì )有印刷錫膏,板子流經(jīng)回焊爐(reflow)時(shí),錫膏是很有可能從via流過(guò)去到板子的另一面而造成短路問(wèn)題,所以現在的PCB工藝大多會(huì )把via的孔徑做得小小,然后用綠漆覆蓋以避免將來(lái)可能造成的質(zhì)量問(wèn)題。
當然使用綠漆覆蓋于導通孔的工法有許多人覺(jué)得會(huì )有質(zhì)量風(fēng)險,因為可能會(huì )有蓋孔不全或是化學(xué)藥劑殘留而導致腐蝕的風(fēng)險,但不可否認的使用綠漆蓋孔還是目前最便宜且可以接受的填孔方式。 除了使用綠漆蓋孔外,也有人使用樹(shù)脂先填孔再用綠漆蓋孔,這樣的工法比較符合質(zhì)量的要求,但多了一道工序,費用當然得往上加。 另外,如果是焊盤(pán)/焊墊上的通孔或盲孔,一般我們會(huì )要求使用銅塞孔,最后在做表面處理,以避免錫膏流進(jìn)去通孔的風(fēng)險。