過(guò)孔（via）是多層PCB線(xiàn)路板的重要組成部分之一，鉆孔的費用通常占PCB制板費用的30%到40%。簡(jiǎn)單的說(shuō)來(lái)，PCB上的每一個(gè)孔都可以稱(chēng)之為過(guò)孔。

從作用上看，過(guò)孔可以分成兩類(lèi)：

一是用作各層間的電氣連接；

二是用作器件的固定或定位。

如果從工藝制程上來(lái)說(shuō)，這些過(guò)孔一般又分為三類(lèi)，即盲孔（blind via）、埋孔（buried via）和通孔（through via）。

1、盲孔

位于印刷線(xiàn)路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線(xiàn)路和下面的內層線(xiàn)路的連接，孔的深度通常不超過(guò)一定的比率（孔徑）。

2、埋孔

是指位于印刷線(xiàn)路板內層的連接孔，它不會(huì )延伸到線(xiàn)路板的表面。上述兩類(lèi)孔都位于線(xiàn)路板的內層，層壓前利用通孔成型工藝完成，在過(guò)孔形成過(guò)程中可能還會(huì )重疊做好幾個(gè)內層。

3、通孔

這種孔穿過(guò)整個(gè)線(xiàn)路板，可用于實(shí)現內部互連或作為元件的安裝定位孔。

由于通孔在工藝上更易于實(shí)現，成本較低，所以絕大部分印刷電路板均使用它，而不用另外兩種過(guò)孔。以下所說(shuō)的過(guò)孔，沒(méi)有特殊說(shuō)明的，均作為通孔考慮。

從設計的角度來(lái)看，一個(gè)過(guò)孔主要由兩個(gè)部分組成，一是中間的鉆孔（drill hole），二是鉆孔周?chē)暮副P(pán)區。這兩部分的尺寸大小決定了過(guò)孔的大小。很顯然，在高速，高密度的PCB設計時(shí)，EDA365電子論壇跟設計者一樣，總是希望過(guò)孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線(xiàn)空間，此外，過(guò)孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來(lái)了成本的增加，而且過(guò)孔的尺寸不可能無(wú)限制的減小，它受到鉆孔（drill）和電鍍（plating）等工藝技術(shù)的限制：孔越小，鉆孔需花費的時(shí)間越長(cháng)，也越容易偏離中心位置；且當孔的深度超過(guò)鉆孔直徑的6倍時(shí)，就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅。

比如，如果一塊正常的6 層PCB 板的厚度（通孔深度）為50Mil，那么，一般條件下PCB 廠(chǎng)家能提供的鉆孔直徑只能達到8Mil。

隨著(zhù)激光鉆孔技術(shù)的發(fā)展，鉆孔的尺寸也可以越來(lái)越小，一般直徑小于等于6Mil 的過(guò)孔，我們就稱(chēng)為微孔。在HDI（高密度互連結構）設計中經(jīng)常使用到微孔，微孔技術(shù)可以允許過(guò)孔直接打在焊盤(pán)上（Via-in-pad），這大大提高了電路性能，節約了布線(xiàn)空間。

過(guò)孔在傳輸線(xiàn)上表現為阻抗不連續的斷點(diǎn)，會(huì )造成信號的反射。一般過(guò)孔的等效阻抗比傳輸線(xiàn)低12%左右，比如50 歐姆的傳輸線(xiàn)在經(jīng)過(guò)過(guò)孔時(shí)阻抗會(huì )減小6 歐姆（具體和過(guò)孔的尺寸，板厚也有關(guān)，不是減?。?。

但過(guò)孔因為阻抗不連續而造成的反射其實(shí)是微乎其微的，其反射系數僅為：

（44-50）/（44+50）=0.06

過(guò)孔產(chǎn)生的問(wèn)題更多的集中于寄生電容和電感的影響。

1、過(guò)孔的寄生電容

過(guò)孔本身存在著(zhù)對地的寄生電容，如果已知過(guò)孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2，過(guò)孔焊盤(pán)的直徑為D1，PCB板的厚度為T(mén)，板基材介電常數為ε，則過(guò)孔的寄生電容大小近似于：

C=1.41εTD1/（D2-D1）

過(guò)孔的寄生電容會(huì )給電路造成的主要影響是延長(cháng)了信號的上升時(shí)間，降低了電路的速度。

舉例來(lái)說(shuō)，對于一塊厚度為50Mil的PCB板，如果使用內徑為10Mil，焊盤(pán)直徑為20Mil的過(guò)孔，焊盤(pán)與地鋪銅區的距離為32Mil，則我們可以通過(guò)上面的公式近似算出過(guò)孔的寄生電容大致是：

C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.032-0.020）=0.517pF

這部分電容引起的上升時(shí)間變化量為：

T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2x0.517x（55/2）=31.28ps

從這些數值可以看出，盡管單個(gè)過(guò)孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線(xiàn)中多次使用過(guò)孔進(jìn)行層間的切換，EDA365電子論壇提醒設計者還是要慎重考慮的。

2、過(guò)孔的寄生電感

同樣，過(guò)孔存在寄生電容的同時(shí)也存在著(zhù)寄生電感，在高速數字電路的設計中，過(guò)孔的寄生電感帶來(lái)的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會(huì )削弱旁路電容的貢獻，減弱整個(gè)電源系統的濾波效用。

我們可以用下面的公式來(lái)簡(jiǎn)單地計算一個(gè)過(guò)孔近似的寄生電感：

L=5.08h［ln（4h/d）+1］

其中L指過(guò)孔的電感，h是過(guò)孔的長(cháng)度，d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出，過(guò)孔的直徑對電感的影響較小，而對電感影響的是過(guò)孔的長(cháng)度。

仍然采用上面的例子，可以計算出過(guò)孔的電感為：

L=5.08x0.050［ln（4x0.050/0.010）+1］=1.015nH

如果信號的上升時(shí)間是1ns，那么其等效阻抗大小為：

XL=πL/T10-90=3.19Ω

這樣的阻抗在有高頻電流的通過(guò)已經(jīng)不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過(guò)兩個(gè)過(guò)孔，這樣過(guò)孔的寄生電感就會(huì )成倍增加。

3、高速PCB中的過(guò)孔設計

通過(guò)上面對過(guò)孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB設計中，看似簡(jiǎn)單的過(guò)孔往往也會(huì )給電路的設計帶來(lái)很大的負面效應。

為了減小過(guò)孔的寄生效應帶來(lái)的不利影響，在設計中可以盡量做到以下諾的電子為大家整理的內容：

A、從成本和信號質(zhì)量?jì)煞矫婵紤]，選擇合理尺寸的過(guò)孔。比如對6-10層的內存模塊PCB設計來(lái)說(shuō)，選用10/20Mil（鉆孔/焊盤(pán)）的過(guò)孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使用8/18Mil的過(guò)孔。

目前技術(shù)條件下，很難使用更小尺寸的過(guò)孔了。對于電源或地線(xiàn)的過(guò)孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗。

B、上面討論的兩個(gè)公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過(guò)孔的兩種寄生參數。

C、電源和地的管腳要就近打過(guò)孔，過(guò)孔和管腳之間的引線(xiàn)越短越好，因為它們會(huì )導致電感的增加。同時(shí)電源和地的引線(xiàn)要盡可能粗，以減少阻抗。

D、PCB板上的信號走線(xiàn)盡量不換層，也就是說(shuō)盡量減少不必要的過(guò)孔。

E、在信號換層的過(guò)孔附近放置一些接地的過(guò)孔，以便為信號提供近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過(guò)孔。當然，在設計時(shí)還需要靈活多變。

前面討論的過(guò)孔模型是每層均有焊盤(pán)的情況，有的時(shí)候，我們可以將某些層的焊盤(pán)減小甚至去掉。

特別是在過(guò)孔密度非常大的情況下，可能會(huì )導致在鋪銅層形成一個(gè)隔斷回路的斷槽，解決這樣的問(wèn)題除了移動(dòng)過(guò)孔的位置，我們還可以考慮將過(guò)孔在該鋪銅層的焊盤(pán)尺寸減小。

如何使用過(guò)孔：通過(guò)上面對過(guò)孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB 設計中，看似簡(jiǎn)單的過(guò)孔使用不當往往也會(huì )給電路的設計帶來(lái)很大的負面效應。