電路板上為何要有孔洞?何謂PTH/NPTH/vias(導通孔)

電路板上為何要有孔洞?何謂PTH/NPTH/vias(導通孔)

如果你有機會拿起一片印刷電路板(PCB),稍微觀察一下會發現這電路板上有著許多大大小小的孔洞,把它拿起來對著天花板上的電燈看,還會發現許多密密麻麻的小孔,這些孔洞可不是放在哪裡擺好看的,每個孔洞都是有其目的而被設計出來的。

這些孔洞大體上可以分成PTH(Plating Through Hole,電鍍通孔)及NPTH(Non Plating Through Hole,非電鍍通孔)兩種,這裡說「通孔」是因為這種孔真的就是從電路板的一面貫穿到另外一面,其實電路板內除了通孔外,還有其他不是貫穿電路板的孔,有興趣的可以先參考這篇文章:PCB名詞解釋:通孔、盲孔、埋孔

那要如何區分PTH與NPTH這兩種通孔呢?

其實很簡單,參考文章最前面的圖片,只要看看孔壁有沒有亮亮的電鍍痕跡就可以判斷了,有電鍍痕跡的孔就是PTH,沒有電鍍痕跡的孔就是NPTH。

那NPTH(電鍍通孔)有何用途?

如果你稍微留點心,會發現NPTH的孔徑通常會比PTH來得大,因為NPTH絕大部分是用來作為鎖螺絲用的,有的則是用於安裝一些連結外面的連接器固定用。

另外,有些也會在板邊(break-away,coupon,折斷邊)設計NPTH來作為測試治具的定位之用,早期的時候也會拿來當作SMT打件/貼件時固定電路板之用,現在SMT的打件機器大多使用夾持的方式而不用頂針來固定電路板了。不過厚度太薄的板子可能還是需要用NPTH來固定,免得夾持變形。

那PTH(電鍍通孔)有何用途?Via(導通孔)又是什麼?

一般在電路板的PTH孔有兩種用途,一種是用來焊接傳統DIP零件腳用的,這些孔的孔徑必須比零件的焊接腳直徑來得大一些,這樣才能把零件插進到孔中焊接。

傳統的via(導通孔)另一種比較小的PTH,通常稱其為via(導通孔),是用來連接及導通電路板(PCB)的兩層或多層之間的銅箔線路用的,因為PCB是由許多的銅箔層堆疊累積而成,每一層銅箔(copper)之間都會再鋪了一層絕緣層,也就是說銅箔層彼此之間不能互通,其訊號的連接就是靠via,所以中文才會稱其為「導通孔」。

Blind-Via-Hole如左圖是電路板的側面剖面圖,把它想成是玻璃瓶內的螞蟻巢穴,這是一片有六層銅箔的PCB,我們可以把這片PCB想像成有好像六層樓的大廈,每一層銅箔就代表著一層樓,而via(導通孔)就相當於連接樓層的樓梯,而且這棟大廈的樓梯可以有好幾座,不過這樓梯可不一定每一座都會連接到所有的樓層就是了,它可能只有連接第三層與第四層樓,其他都不通,這樣子的孔(via)我們稱之為【Buried Via Hole(埋孔)】,因為從外面完全看不到有孔的存在。因為via的目的在導通不同層的銅箔,需要電鍍才能導通,所以via也是PTH的一種。

綠漆覆蓋via(導通孔)不過現在的via大多會用綠漆(solder mask)覆蓋起來,就像左圖的樣子,尤其是手機板,因為板子上的零件越放越密集,有些Via甚至會被放在零件的正下方,為了防止零件與via不小心短路而產生品質問題,所以大多會用綠漆覆蓋via。因為有些via上面會有印刷錫膏,板子流經回焊爐(reflow)時,錫膏是很有可能從via流過去到板子的另一面而造成短路問題,所以現在的PCB工藝大多會把via的孔徑做得小小,然後用綠漆覆蓋以避免將來可能造成的品質問題。

當然使用綠漆覆蓋於導通孔的工法有許多人覺得會有品質風險,因為可能會有蓋孔不全或是化學藥劑殘留而導致腐蝕的風險,但不可否認的使用綠漆蓋孔還是目前最便宜且可以接受的填孔方式。除了使用綠漆蓋孔外,也有人使用樹脂先填孔再用綠漆蓋孔,這樣的工法比較符合品質的要求,但多了一道工序,費用當然得往上加。另外,如果是焊盤/焊墊上的通孔或盲孔,一般我們會要求使用銅塞孔,最後再做表面處理(Finished),以避免錫膏流進去通孔的風險。


延伸閱讀:
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訪客留言內容(Comments)

Via導通孔我們口語都叫”貫孔”

能多參考有用的資訊.


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