如果你有机会拿起一片印刷电路板(PCB),稍微观察一下会发现这电路板上有着许多大大小小的孔洞,把它拿起来对着天花板上的电灯看,还会发现许多密密麻麻的小孔透着光,这些孔洞可不是放在哪里摆好看的,每个孔洞渴都是有其目的而被设计出来的,而且孔洞越多,基本上PCB的费用就越贵。
PCB上的这些孔洞大体上可以被区分成PTH及NPTH两大类,这里说“通孔”是因为这种孔还真的就是从电路板的一面贯穿到另外一面,其实电路板内除了通孔外,还有其他不是贯穿电路板的孔。
那要如何区分PTH与NPTH这两种通孔呢?
其实很简单,只要看看垂直的孔壁上有没有亮亮的电镀痕迹就可以判断了,有电镀痕迹的孔就是PTH,没有电镀痕迹的孔就是NPTH。
那NPTH(非电镀通孔)有何用途?
如果稍微留点心,会发现NPTH的孔径通常都比PTH来得大,因为NPTH绝大部分是用来作为锁螺丝用的,有的则是用于安装一些连结外面的连接器固定用,有的则是卡机构用的。
另外,有些PCB也会在板边设计NPTH来作为测试治具的定位之用,早期的时候也会拿来当作SMT打件/贴件时固定电路板之用,现在SMT的贴片打件机器大多使用夹持的方式而不用顶针来固定电路板了。不过厚度太薄的板子可能还是需要用NPTH来固定,免得夹持变形。
那PTH有何用途?Via又是什么?
一般在电路板的PTH孔会有两种用途,一种是用来焊接传统DIP零件脚用的,这些孔的孔径必须比零件的焊接脚直径来得大一些,这样才能把零件插进到孔中做焊接。
传统的via另一种比较小的PTH,通常称其为via,它们是用来连接及导通电路板(PCB)的不同层之间的铜箔线路用的,因为PCB基本上就是由许多的铜箔层堆迭累积而成,相邻层铜箔之间都会再铺了一层绝缘层,也就是说铜箔层彼此之间不能互通的,而不同的铜箔层之间的讯号传递靠的就是via,所以中文才会称其为“导通孔”,你可以把不同的铜箔层想像成大型百货公司的不同楼层,而导通孔就相当于楼梯,楼梯不只一处。
Blind-Via-Hole图是电路板的剖面图,把它想成是玻璃瓶内的蚂蚁巢穴,这是一片有六层铜箔的PCB,我们可以把这片PCB想像成有好像六层楼的大厦,每一层铜箔就代表着一层楼,而via就相当于连接楼层间的楼梯通道,而且这栋大厦的楼梯可以有好几座,不过这楼梯可不一定每一座都会连接到所有的楼层就是了,它可能只有连接第三层与第四层楼,其他都不通,这样子的孔(via)我们称之为【Buried Via Hole(埋孔)】,因为从外面完全看不到有孔的存在。因为via的目的在导通不同层的铜箔,而且需要电镀才能导通,所以via也是PTH的一种。
绿漆覆盖via不过现在的via大多会用绿漆覆盖起来,就像图例的样子,使其表面绝缘,尤其是手机板,因为板子上的零件越摆越密集,有些via甚至会被放在零件的正下方,为了防止零件与via不小心短路而产生品质问题或功能问题,所以大多会用绿漆来覆盖via。
另一个目的是有些via上面会有印刷锡膏,当板子流经回焊炉时,锡膏是很有可能从via流过去到板子的另一面而造成短路问题的,所以现在的PCB工艺大多会把via的孔径做得小小,然后用绿漆覆盖以避免将来可能造成的品质问题,当然这一切还得遵照Gerber的要求做。
当然,使用绿漆覆盖于导通孔的工法有许多人觉得会有品质风险,因为可能会有盖孔不全或是化学药剂残留而导致腐蚀的风险,但不可否认的,使用绿漆盖孔还是目前最便宜且可以接受的填孔方式。
除了使用绿漆盖孔外,也有人使用树脂先填孔后再用绿漆盖孔,这样的工法比较符合品质的要求,但多了一道工序,费用当然得往上加。另外,如果是焊盘/焊垫上的通孔或盲孔,一般我们会要求使用电镀铜塞孔,最后再做表面处理的 VIPPO,以避免锡膏流进通孔的风险。