PCB金属化孔与过孔

在多层PCB设计中，金属化孔（Plated Through Hole, PTH）与过孔（Via）如同电路板中的“立体交通枢纽”，承担着电流传输与信号连通的核心使命。它们的合理使用直接影响电路性能、可靠性及成本，却常被工程师混淆。

一、金属化孔与过孔的本质差异

1. 金属化孔（PTH）

• 定义：贯穿PCB所有层且孔壁镀有导电金属（通常为铜）的通孔，孔径通常≥0.3mm，孔壁铜厚≥25μm。

• 核心作用：

  • 电气连接：导通不同电路层的铜箔；

  • 机械固定：用于插装元器件引脚（如DIP封装芯片、连接器），提供物理支撑。

2. 过孔（Via）

• 定义：仅用于层间电气连接的小型导通孔，孔径通常≤0.2mm，可细分为通孔（Through Via）、盲孔（Blind Via）、埋孔（Buried Via）。

• 核心作用：

  • 信号传输：实现高密度多层板的层间跳线；

  • 阻抗控制：通过孔径、焊盘尺寸调节高频信号路径的阻抗特性。

二、性能对比与应用场景

典型应用场景

• 金属化孔：

  • 电源模块：承载大电流的电源输入/输出路径；

  • 插装元件：如电解电容、变压器引脚安装；

  • 散热设计：通过金属化孔连接散热铜层。

• 过孔：

  • 高速数字电路：DDR内存、PCIe接口的差分信号换层；

  • 射频电路：5G/Wi-Fi天线的馈线过渡；

  • 高密度IC封装：BGA芯片下方密集信号出线。

三、设计选型黄金法则

1. 电流能力优先

   • 大电流路径（如电源线）：强制使用金属化孔，避免过孔电流过载引发温升失效。

   • 经验公式：过孔载流量≈0.5A/孔（铜厚1oz），需并联多个过孔分流。

2. 信号频率导向

   • 低频电路（≤100MHz）：可混用金属化孔与过孔；

   • 高频电路（＞1GHz）：优先选择盲埋孔，减少通孔带来的阻抗突变；

   • 射频电路：采用背钻（Back Drilling）技术去除多余孔段铜层，降低信号反射。

3. 空间与成本平衡

   • 消费电子产品：高密度板优先使用微过孔（Micro Via，孔径0.1mm），减少占用布线空间；

   • 工业设备：可靠性优先，适当增加金属化孔冗余设计。

四、制造工艺的隐形边界

• 金属化孔挑战：

  • 厚径比（板厚/孔径）需≤10:1，否则孔内镀铜易不均匀；

  • 高频场景需填铜处理（Filled Via），降低信号损耗。

• 过孔工艺进阶：

  • 任意层互连（Any Layer HDI）：通过激光钻孔实现20层以上超高密度互连；

  • 铜柱过孔（Copper Pillar）：用于先进封装，提升散热与载流能力。

五、云恒供应链：电子制造的全链路伙伴

在PCB设计与制造中，元器件选型、工艺匹配、成本控制环环相扣。云恒供应链整合多方资源，提供：

• PCB快速打样：支持多层板，金属化孔/过孔混合工艺48小时交付；

• 元器件直采：TI、Murata等原厂授权代理，保障高频电容、连接器等关键物料供应；

• 技术协同：DFM团队提供孔结构优化方案，避免设计缺陷导致量产风险。

从概念到量产，云恒以“技术+供应链”双引擎驱动，助力企业高效实现电路设计构想。

总结

金属化孔与过孔在PCB设计中各司其职，前者强于电流承载与机械固定，后者精于信号传输与空间优化。设计时需根据电流、频率、空间等需求合理选择，同时关注制造工艺的隐形边界。云恒供应链以“技术+供应链”双引擎驱动，为企业提供从概念到量产的全链路支持，助力电子设计高效落地。