Если вы уроните AirPods или компьютер, вы получите нежные зеленые печатные платы или PCB. Вы можете заметить, что на PCB есть различные отверстия, но знаете ли вы, что это за отверстия и для чего они работают? Понимание этих отверстий на печатной плате имеет основополагающее значение для проектирования и производства печатных плат. В этом блоге мы подробно рассмотрим различные типы oтверстие в печатной плате, предлагая вам некоторые ценные сведения о фактическом использовании печатных плат. Если вы новичок в области печатных плат или готовы к домашнему DIY, этот отрывок для вас.
| Тип отверстия | Структура | Функции | Основные типы | Метод бурения |
| Сквозные отверстия | Отверстия , полностью проходящие через печатную плату | Электрическое соединение , механическое соединение компонентов | 1. Металлизированные сквозные отверстия (PTH)
2. Неметаллизированные сквозные отверстия (NPTH)
|
Механическое бурение |
| Через отверстия | Отверстия с покрытием слоями | Электрическое подключение | 1. Глухие отверстия
2. Скрытые переходы 3. Сквозные отверстия 4. Микроотверстия 5. Сложенные переходные отверстия 6. Ступенчатые переходные отверстия |
Лазерное/механическое сверление |
| Монтажные отверстия | Неметаллизированные или металлизированные сквозные отверстия | Механическая пайка | 1. Металлизированные монтажные отверстия
2. Неметаллизированные монтажные отверстия 3. Потайные отверстия 4. зенкованные отверстия 5. Зубчатые отверстия
|
Механическое сверление + фрезерование |
| Специальные отверстия | В зависимости от детальной структуры отверстия | Экономия места, укрепление печатной платы, съемная панель и многое другое | 1. Сквозное отверстие в прокладке
2. Монтажные отверстия с переходными отверстиями 3. Отверстия для штампа
|
Лазерное сверление, механическое сверление и многое другое |
Сквозные отверстия в печатной плате
Сквозное отверстие или «thru-hole» на печатной плате сверлится от верхнего слоя до нижнего слоя печатной платы. Сверление сквозных отверстий — это старая технология печатных плат, которая в основном поддерживает выводные сборки, требуя одно отверстие на штырь. Они почти соответствуют двум разным типам: PTH и NPTH. Самый простой способ очистить эти два типа отверстий — посмотреть, есть ли следы покрытия на стенке отверстия.
1. Металлизированные сквозные отверстия (PTH)
Металлизированные сквозные отверстия, также называемые сквозными переходными отверстиями, представляют собой отверстия, внутренняя стенка которых покрыта проводящим металлическим слоем, как правило, медью, для установления электрических соединений между различными слоями платы.
PTH в основном работают для электрических и механических соединений. Когда они функционируют как переходные отверстия в многослойных печатных платах, PTH (обычно 0,3–2,0 мм ) позволяют сигналам и питанию проходить через всю плату (подробнее в разделе «Сквозные переходные отверстия»). С другой стороны, металлизация через отверстие также может использоваться в качестве компонентного отверстия для сварки выводов компонентов, таких как резисторы и конденсаторы. Такой размер отверстия ( 1,0–3,0 мм ) должен быть больше, чем штифт компонента, чтобы компоненты можно было вставить в отверстие.
2. Неметаллизированные сквозные отверстия (NPTH)
Неметаллизированные сквозные отверстия — это те отверстия, которые остаются непокрытыми слоем гальванопокрытия, что делает их чисто механическими по своей функции. Мы всегда можем увидеть их в однослойной печатной плате, которая фактически не содержит дополнительной меди, поэтому нет необходимости в гальванопокрытии.
Без электрического соединения NPTH обычно используются как инструментальные отверстия для винтов или позиционирующие отверстия для точного выравнивания печатной платы, или вентиляционные отверстия для рассеивания тепла. Их размеры ( 1,5-10 мм ) больше, чем у PTH, поскольку они не имеют медного покрытия.
Отверстия для печатной платы
Переходные отверстия на печатной плате представляют собой небольшие просверленные отверстия, проходящие через 2 или более смежных слоя. Они устанавливают электрическое соединение между слоями многослойной печатной платы. В зависимости от их функциональности переходные отверстия можно разделить на 6 типов:
1. Глухие отверстия
Глухие переходные отверстия простираются от верха или низа платы до одного или нескольких внутренних слоев, но не проходят через всю плату. Поэтому они соединяют не менее 2 слоев и должны останавливаться на определенной глубине, что делает их полезными для проектов с высокой плотностью и ограниченным пространством, таких как сборка BGA и печатные платы HDI.
Общий размер глухого отверстия печатной платы составляет 0,15-0,3 мм . Это также обуславливает необходимость лазерного сверления или механического сверления с контролируемой глубиной.
2. Скрытые переходы
Скрытые переходные отверстия полностью расположены внутри печатной платы, соединяя два или более внутренних слоев, не достигая внешних поверхностей. Они предназначены для передачи сигналов внутренних слоев, что снижает вероятность помех сигнала и оптимизирует пространство трассировки.
Невидимые на внешнем слое скрытые переходные отверстия необходимо сверлить ( 0,2–0,3 мм ) и покрывать металлом перед ламинированием дополнительных слоев, что увеличивает стоимость и делает его пригодным для высокоскоростных и HDI-печатных плат.
3. Сквозные отверстия
Сквозные отверстия, или PTH, наиболее распространенные типы отверстий, охватывают все слои печатной платы сверху донизу. Когда сквозные отверстия ведут себя как отверстия, они функционируют для электрических соединений.
Сквозные отверстия являются надежными и экономичными, но занимают больше места по сравнению с другими типами отверстий. Они часто используются в стандартных конструкциях печатных плат, где количество слоев не очень велико.
4. Микроотверстия
Микроотверстия — это усовершенствованные и небольшие отверстия, используемые для более сложных печатных плат с меньшей поверхностью, например, для плат с высокой плотностью межсоединений. В отличие от традиционных сквозных отверстий, микроотверстия — это просверленные лазером отверстия размером менее 0,15 мм, которые проходят только через 1 слой печатной платы с максимальным соотношением глубины сверления к диаметру сверления AR = h/a (идеально для 1:1 и стандартно для 0,75:1).
Если есть достаточный бюджет для использования фильмов в печатных платах для произвольного соединения слоев печатной платы, вам не нужно кропотливо разводить печатные платы. Кроме того, благодаря меньшему размеру и более коротким сигнальным путям, микропереходы уменьшают паразитную емкость и улучшают целостность сигнала, увеличивая маршрутизируемую область на плате и делая ее идеальной для высокоскоростных печатных плат.
5. Сложенные переходные отверстия
Сложенные переходные отверстия на самом деле являются типом микропереходных отверстий. Существует 1 или более микропереходных отверстий, сложенных друг на друга, образующих непрерывный проводящий путь через несколько слоев печатной платы. Каждое микропереходное отверстие должно быть просверлено лазером индивидуально и заполнено проводящим материалом, чтобы обеспечить надежность, однородность посадки и целостность сигнала.
Основным преимуществом многослойных переходных отверстий является их компактность, что делает их незаменимыми для устройств с суперкомпактными печатными платами, таких как смартфоны.
6. Ступенчатые отверстия
Еще одним важным типом микроотверстий являются ступенчатые переходные отверстия. Ступенчатые переходные отверстия соединяют разные слои, но смещены от одного слоя к другому, что препятствует прямому вертикальному пути. Поскольку второе переходное отверстие не контактирует напрямую с первым отверстием, просверленные лазером переходные отверстия не нуждаются в заполнении медью. В противном случае это может привести к образованию трещин из-за термического напряжения.
Ступенчатые переходные отверстия могут оказаться лучшим выбором, если вы хотите соединить более 2 слоев с помощью микропереходных отверстий, поскольку они не требуют заполнения медью и имеют меньшую сложность.
Советы : На печатной плате можно одновременно сверлить различные переходные отверстия, например, глухие + многоуровневые переходные отверстия, скрытые переходные отверстия + ступенчатые переходные отверстия и т. д.
| Через Тип | Структура | Размер отверстия | Метод бурения | Требуется заполнение |
| Слепой проход | Соединяет внешний слой с внутренним слоем | 0,1–0,3 мм | Лазерное сверление / механическое сверление контролируемой глубины | Иногда (если сложены) |
| Похоронен через | Соединяет только внутренние слои | 0,1–0,3 мм | Лазерное сверление / механическое сверление контролируемой глубины | Иногда |
| Сквозное отверстие | Соединяет все слои | >0,3 мм | Механическое бурение | Нет |
| Микровия | Соединяет 1-2 смежных слоя | <0,15 мм | Лазерное сверление | Иногда |
| Сложенный через | Несколько микроотверстий, расположенных вертикально | <0,15 мм | Лазерное сверление | Да (обязательно) |
| Шахматный через | Несколько микроотверстий смещены , не сложены | <0,15 мм | Лазерное сверление | Нет |
Монтажные отверстия для печатной платы
Монтажные отверстия печатной платы — это отверстия, которые полностью просверлены через печатную плату, что позволяет монтировать плату на шасси, корпус или другую поверхность с помощью винтов или других механических креплений. Как правило, они располагаются в 4 углах платы и имеют больший диаметр ( 2,0 мм-5,0 мм ), чем другие отверстия. В зависимости от того, имеют ли монтажные отверстия проводящий слой, монтажные отверстия также можно разделить на монтажные отверстия с покрытием и без покрытия.
1. Металлизированные монтажные отверстия
Металлизированные монтажные отверстия в основном используются для механического крепления и заземления с электрическими соединениями между слоями. Они механически служат в качестве надежных точек крепления для винтов, болтов или других крепежных деталей, чтобы сделать компоненты прочно закрепленными на плате. Кроме того, они оснащены более прочными медными контактными площадками для механической устойчивости, а проводящее покрытие также делает их соединенными с заземляющей плоскостью для защиты от электромагнитных помех/электростатических разрядов.
2. Неметаллизированные монтажные отверстия
Непокрытые монтажные отверстия или инструментальные отверстия функционируют только для механического крепления и не требуют покрытия для соединения. Важным моментом является то, что непокрытые монтажные отверстия спроектированы так, чтобы быть изолированными от других компонентов и дорожек, и им нужна отдельная зона, чтобы гарантировать, что они не будут мешать цепям других деталей.
3. Потайные отверстия
Потайные отверстия имеют коническую конусность или коническую выемку, обычно под углом 90° или 82°, что позволяет винтам с плоской головкой располагаться заподлицо с поверхностью печатной платы, создавая гладкую и обтекаемую поверхность.
Устранение выступов. Эти зенкованные отверстия предотвращают помехи другим компонентам или механическим деталям, обеспечивая при этом надежную посадку винтов. По умолчанию зенкованные отверстия не имеют покрытия, но можно использовать выборочное покрытие, если необходим электрический контакт.
4. Расточенные отверстия
Отверстия с зенковкой представляют собой цилиндрические отверстия с плоским дном и равномерным диаметром (обычно 5–10 мм) для размещения головок винтов. Они предназначены для полного утопления винтов с шестигранной или плоской головкой в печатную плату, создавая плоскую поверхность.
Эти отверстия обеспечивают более надежную механическую поддержку, чем потайные отверстия, что делает их идеальными для сред с высокой вибрацией.
5. Зубчатые отверстия
Зубчатые отверстия или Castellations — это углубления, созданные с помощью полукруглых краевых надрезов с полупокрытием (диаметром 0,8–1,6 мм), которые облегчают прямую пайку печатных плат. Их медная структура действует как контактные площадки SMD, устраняя необходимость в соединителях.
Зубчатые отверстия отлично подходят для экономии места, упрощения сборки и улучшения целостности сигнала для высокочастотных модулей, таких как ESP32. Они идеально подходят для модульных конструкций (Raspberry Pi HAT) или многоярусных плат, где минимальная высота имеет решающее значение.
Специальные отверстия для печатной платы
Несмотря на распространенные типы отверстий на печатных платах, на печатных платах есть много других специальных отверстий. Далее мы выбрали для вас 3 важных.
1. Via in Pad
2. Mounting holes with vias
Mounting holes with vias are those holes where some smaller holes or vias are beside the mounting holes. The vias prevent pad cracking and improve rigidity under mechanical stress. They can also play as thermal vias for heat dissipation, in that vias help transfer heat by creating a path between the PCB and the plane.
3. Stamp holes
Stamp holes, also called breakaway holes or mouse bites, are closely spaced drill holes along the edge of the PCB within a panel. They are used for PCB breakaway, allowing PCBs to be cleanly removed from a manufacturing panel after assembly.
Their key advantage lies in cost efficiency—they replace V-scoring for thin PCBs and leave minimal residue. However, they’re unsuitable for thick boards (>2mm) due to weaker snap points.
Conclusion
PCB holes are essential for electrical connections, mechanical stability, and thermal management in modern electronics. From PCB through holes to via holes, PCB mounting holes to some special holes, each type of PCB hole serves its unique purpose in PCB design.
At HCPCB, we provide various precision-drilled PCBs —— castellated PCB, blind via PCB, stamp hole PCB, and more. HCPCB is a professional PCB manufacturer with over 10 years of PCB manufacturing experience. Visit YONGVE for reliable and high-performance boards for your project!
