通过纵横比：设计，信号完整性和可制造性

大自然中存在着某种美，只能在PCB设计中被模仿。在自然界中发现的黄金比例是定义植物和动物的长宽比的普遍关系的一个很好的例子。就像任何东西一样，PCB上可以有一些层：导电层，介电层，势垒层以及随钻而来的层。尽管通孔的长宽比不是黄金比例，但它们具有独特的外观，在PCB设计中极为重要。

通孔的长宽比是一个深奥的问题，许多设计师都乐于忽略。简而言之，通孔的长宽比是其长度除以其直径。尽管看起来似乎很细微，但通孔的纵横比在各种PCB应用中都很重要。在考虑制造要求时考虑长宽比也很重要。

通孔纵横比如何影响高速设计

随着数字信号传输速度的不断提高，任何阻抗不连续都会影响信号质量。放置在信号线中的过孔是PCB中经常被忽略的阻抗不连续性。通孔可能表现为电感性和/或电容性不连续，并且这些寄生元件在信号通过通孔时会降低信号质量。无论是通过特性阻抗还是降低噪声，信号完整性都是一个长期的挑战。

可以调整通孔的阻抗，而无需使用额外的电容器或电感器来补偿通孔阻抗。要补偿高长宽比过孔中的寄生电容，必须去除沿过孔桶的所有非功能性焊盘。捕获垫应使用尽可能小的直径，这也有助于最大化布线空间。此外，使用回钻以通过存根将其移除可缓解信号完整性问题。任何剩余的通孔桩都会出现电感性不连续，并在信号通过通孔时引起信号反射。

就像差分迹线一样，可以以差分方式设计用于高速信号的通孔。信号通孔可以与接地回路通孔并排放置。用于差分布线的接地和信号通孔必须具有相同的几何形状，包括长宽比，以保持对称性并充分利用降低串扰的优势。增加的接地过孔还可以改善插入/回波损耗。

钻孔公差

在了解您的板的需求和PCB制造的材料需求时，板的厚度并不是您板上唯一的问题。不同的制造商具有不同的制造能力。大多数制造商应该能够以6：1至10：1的宽高比放置通孔。IPC可靠性标准还规定了6：1至8：1的纵横比。长宽比为8：1被认为是PCB制造商必需的功能。

用PCB钻进行PCB处理

无论使用盲孔还是埋孔，无论是通过机械钻孔进行孔放置，关键参数都是孔直径而不是长宽比。较小的直径要求更严格的钻孔公差。如果钻头略微偏离了目标，钻头可以打穿通向通孔的迹线，从而使电路板实际上没有任何作用，因为它的孔仅错过了其标记。

激光钻孔面临与机械钻孔相同的横向机械公差要求。然而，激光钻孔有利于形成较小的通孔，而不会使板承受机械钻孔期间所施加的应力。这个过程可以极大地改善您的印刷电路板制造，并极大地改变您的电子产品生产关系。

所得到的纵横比与聚焦深度除以束腰成正比，并且可以通过控制这两个参数来稍微控制纵横比。使用波长较小的激光（例如超快UV激光）可进一步减小通孔直径，并减少制造和制造过程中的钻孔时间。

通过电镀挑战

钻通孔将需要对复杂性有一些了解，这些复杂性包括增加电路的深度和增加制造的必要性。通孔的纵横比会影响内部镀覆的难度。使用电镀液将铜沉积在通孔的内部。电镀液必须能够通过毛细作用芯吸到通孔中，以完全电镀通孔的内部。

涉及微柱电镀的物理和化学非常有趣。在毛细作用期间，表面张力将电镀液吸入通孔中，并且铜开始沿壁沉积。由于在溶液表面形成的弯液面，铜前驱物会在通孔的较深区域从溶液中迅速消耗掉。结果，通孔桶的内部可以具有比通孔的边缘处更薄的镀层。

如果通孔的纵横比较大，则通孔内部的铜涂层将更薄，并且在热应力作用下通孔的中心更容易开裂。具有较低粘度的镀液可以更有效地覆盖高纵横比通孔的内部。这不仅提高了通孔的结构强度，而且还提高了其抗热应力的可靠性。

HDI板上的小直径通孔

通孔的强度和可靠性在不同的制造商之间往往会有所不同。尽管通孔具有相同的宽高比，也会发生这种情况。由于沉积在通孔中的铜的重量和在制造过程中使用的电镀方法所导致的中心处的厚度，会导致明显的可靠性差异。