首先，导通孔是如何产生的？很简单，最初的PCB都是通孔元器件，即从PCB的一面到另一面，从上到下有电镀孔。当电路板密度越来越大时，从4引线元件、8引线元件，到12引线连接器等，全部采用通孔到变为表面安装型元件或连接器，都是为了占用较少的电路板空间。因此，机械贯孔是导通孔的最初形式。

这类导通孔的工艺非常简单。根据钻孔图上所标的公差，导通孔（和元件通孔）的钻孔比要求的成品孔尺寸大（通常大0.004”至0.005”）。如果电路板是简单的双层板，工艺如下图所示（没看到图，排版时注意）。裁剪介质物料并送到钻孔部门。在钻孔操作之前，CAM部门将指定要采用的正确钻孔尺寸，钻孔程序员将使用这些钻孔尺寸为N/C钻孔设备设置开始和停止代码。

一旦完成钻孔，电路板将经过一系列的清洗和调整，然后在化学镀铜阶段之前进入催化剂阶段，在化学镀铜阶段完成化学镀铜沉积。化学镀阶段不像电镀那样是一种电沉积工艺，只能在孔壁内和电路板表面沉积厚度约为0.4mil的化学铜。对于所附着的电镀铜，化学镀铜形成的铜层就像牙印。

然后，这些电路板被送到成像部门，在电路板上涂布光刻剂后对面板进行成像。然显影后并被送到电镀部门，电镀曝光走线和焊盘，因此在电镀工艺前需要将孔补偿得更大。电镀后，它们最终会达到制造图纸上标出的在公差范围内的尺寸要求。

多层结构稍有不同。芯材在干膜部门进行裁剪和涂覆，并对电路板进行成像。如果标准多层不存在盲孔或埋孔（稍后将详细讨论这两种导通孔），电镀部门的工艺是显影、蚀刻和剥离工艺。图像是负像，所以光线照射到的地方，抗蚀剂变硬，从而保护走线和平面层。

为什么要谈谈制造商如何加工给定的孔？我们先来谈谈IPC标准。但是，不涉及1级产品，因为大多数产品都是2级、3级甚至3A级。

IPC-6012对2级产品的要求是，如外部和内部的孔破出有90度，仍然是可接受的（表1）。但对于3级和3A级产品，钻孔和电镀后，外层孔环必须至少达到0.002“，内层孔环必须至少达到0.001”。

表1：IPC孔环验收要求

这意味着，如果电路板需要满足基于其功能和应用的更高产品级别要求，要在设计电路板时，了解制造商是否会对制造图纸上规定的孔尺寸过度钻孔约0.004”至0.005”。带有0.012”焊盘的0.008”孔是不可接受的，因为该部件将被过度钻0.004”至0.005”；对于3级和3A级，电路板还必须有额外的0.002“孔环。此外，制造商既有实际位置公差，也有机械公差（通常为±0.003”），因此，IPC-6012中，如果是3级产品，焊盘尺寸应考虑所有这些变量。这可行吗？

假设IPC-6012中3级导通孔尺寸为0.008“，公差为±0.003”。如果确实如此，需要钻0.0138”的孔，机械公差加上±0.003”的实际孔位置公差意味着需要在标称孔尺寸上增加0.016英寸至0.018英寸（再次表示为±0.003”）。因此，焊盘尺寸需要为0.026”。在存在板面积问题的电路板设计中，这是不可行的。

这让我想到了我首先提出孔制造工艺的原因。如果这些孔仅仅是简单的导通孔，那么多年来，我一直告诉我们的客户（我以前在制造电路板公司工作），要求整个孔尺寸不考虑±0.003英寸的公差。这样，0.008“的导通孔可钻为0.008”的孔，且无需补偿或过度钻孔。这就意味着，对于一个焊盘尺寸而言，IPC-6012中3级产品焊盘可能仅为0.016英寸至0.018英寸，如果制造商对其机器和实际的位置公差有良好的控制，则与制造商协商后的尺寸甚至可能更小。

很多年前有人告诉我一件事，如果把所有的公差加起来，我们就永远无法制作出PCB。幸运的是，许多公差可相互抵消。

泪滴焊盘的用途是什么？它就是走线与焊盘连接处的填充。这样做的目的是使孔不会从走线与焊盘连接处破出，导致连接断开。如果电路板设计有足够的空间，一种减轻在制造环境中发生的钻头漂移的方法是使用泪滴焊盘。图1中给出了各种泪滴焊盘的一些实例。

下面我将详细介绍各种导通孔类型，包括（1）贯穿导孔，（2）盲孔，（3）埋孔，以及（4）堆叠及交错排布导通孔（图2）。

1.贯穿导孔

这类导通孔很简单，从最顶层到最底层，是电镀的贯穿孔。它们用于将信号从电路板的一面传递到另一面，或者实现多层互连。

2.盲孔

这类导通孔是从电路板的顶部或底部开始并终止于指定内层。它们通常用于电路板空间较大的地方。例如， 第1层至第2层的盲孔、第1层至第5层的盲孔和第3层至第6层的盲孔（第6层是底层）。注意，对于每个盲孔方案，需要一个单独的NC钻孔文件。

这类导通孔工艺通常可以做2次至3次，但对于指定面，通常不超过2次至3次。限制由外层的电镀循环数决定。一个10层的电路板看起来可以实现从顶层到第2层、从顶层到第3层、从顶层到第4层、从底层到第9层、从底层到第8层、从底层到第7层的盲导通孔。为了实现14层、16层或18层板的更多层连接，可将埋孔与盲孔结合使用。

盲孔类型

顺序盲孔

端接内层在芯材上进行处理，使相关的外层作为铜片仅在层压后成像。

控制深度或背钻导通孔

所有的内层都按正常的多层加工，然后正常层压。与内层的连接是通过控制深度的机械钻孔完成的。钻孔可部分钻入层间芯材，但不得通过盲端接层连接至该层。

激光盲孔

使用激光器，无论是Nd:YAG（掺钕的钇铝石榴石）还是Nd:YLF（钇锂氟），都只能通过非常薄的基板。红外激光器本身可以穿透更深的地方，但不能用所发射的较长波长去除铜。

激光微导通孔

它们通常用于高密度互连（HDI）设计。由于激光微导通孔的物理形状，给定微导通孔的深度通常为两层或更少的连续层深，这是由于镀铜的限制，即必须去除激光器产生的烧蚀灰。它们可以堆叠或交错排布，两者都是通过加成法工艺实现。微导通孔用于在较小的空间内实现更强的功能，如手机或平板电脑。

3.埋孔

埋孔是机械钻或激光钻内层实现的，但不会延伸到表层（如盲孔）。钻孔和填充（激光或机械钻孔）。通常在层压过程中用半固化片填充埋孔。

各种导通孔的使用

Via in Pad和VIPPO

随着精细间距器件和更小PCB的广泛使用，出现了焊盘内导通孔结构。焊盘内导通孔实际上是焊盘内部的导通孔。首先是钻孔、电镀或闪镀，填充环氧树脂或铜环氧树脂，并进行平整化，使表面平坦，以便于组装。这种技术的优点是更紧密的封装元器件放置，改善热管理，并消除寄生电感和电容，因为这些导通孔减少了信号路径的长度。

电镀的焊盘内导通孔（Via-in-pad plated over，简称VIPPO）与焊盘内导通孔基本上是一样的，差别是VIPPO是在SMT焊盘内，不是普通焊盘，如盲孔的焊盘。此外，VIPPO还可用于背钻（控制深度钻孔），从内层端接下的孔中去除多余的金属。

散热导通孔

它们将热量从电路板的一面散发到另一面，通常放置在产生大量热量的加热部件或元件的正下方（或尽可能靠近）。通过电路板导热比通过介质导热的效果更好。

如果走线只出现在外层，那么大部分的热量被侧向（水平）传递，内部的芯材平面可能温度更低。通过增加将表面特征连接到内部平面的散热缝合导通孔，形成更好的传导性，将热量散发到核芯，可更有效地降低整体温度。

缝合导通孔

导通孔缝合采用接地耦合。平面上的缝合导通孔最常见的用途是确保信号的返回路径较短或帮助保持恒定的接地。一旦任何电流开始流动，它就会在流过的铜上产生电压，既可以分散电流，也可导致接地反弹。导通孔缝合是有效且省力的方法，可以更紧密地耦合PCB上的接地。

屏蔽导通孔或导通孔围栏

阅读了大量关于屏蔽导通孔的文献之后，就可以解释我发现的问题。导通孔围栏，也被称为“尖桩围栏”，是用来改善元件之间隔离的结构，以免被电磁场耦合。该结构包含一排、两排，甚至三排的导通孔，间距足够近到可以形成电磁波屏障。

导通孔围栏可以用来屏蔽微带线和带状线传输线或功能电路，也可以用在电路板周围，以防止其他设备的电磁干扰。然而，围栏与被保护的走线太近会降低走线/电路的隔离度。

4.堆叠和交错排布导通孔

如前所述，堆叠和交错排布的微导通孔是用激光（Nd:YAG或Nd:YLF）完成的。堆叠导通孔实际上是通过加成法工艺堆叠在一起的，导通孔是交错的，这样它们就不会直接位于彼此之上。

堆叠导通孔的优点是可实现非常密集的电路板设计，例如在紧密间距的BGA占位内的焊盘内导通孔结构。为此，需用激光钻导通孔，然后电镀、填充和平面化以形成互连。下一层是通过在前一个导通孔上层压另一层来完成。通常反复进行3次至4次（或更多，具体取决于制造商）。然后，表层平整化，以便PCB在组装时不会发生“部件摇摆”。

本专栏多次过分简单化了导通孔的功能和工艺。最终需要咨询所选制造商，了解更多有关性能和工艺限制的详细信息。