HDI是高密度互连(HighDensityInterconnector)的缩写，是生产高阶印刷电路板的一种技术，使用微盲埋孔技术的一种线路分布密度比较高的电路板。这种HDI板子走线的难度非常大，也是EDA行业金字塔上高薪天花板的代表。 可能有些EDA工程师不服，说就是把孔变小点，孔多点而已；足球也就是把乒乓球变大点，手打变成脚踢而已，那为什么足球和乒乓球的国际水平档次差这么远呢？（在这里没有攻击国足的意思^-^） 没有做过HDI项目的EDA工程师很难去体会到这种板子的走线难度，今天就一起来聊一聊高阶板中的常用的孔。线路板中使用的孔种类非常多，比如常听到的盲孔、埋孔、通孔，还有BB孔、微孔、机械孔、沉孔、错孔、叠孔、一阶孔、二阶孔、三阶孔、任意阶孔、卫兵孔、槽孔、背钻孔、PTH孔和NPTH孔等。
1、机械孔（Drill hole) 机械孔也叫大孔，是使用钻、磨、镗、锣、铰等机械加工方式加工出来的孔，其孔径越小，板子的厚度越厚加工的难度就越大。目前最小的机械孔孔径为0.15mm,这也是线路板上使用最多的一种孔。 2、激光孔（Laser via） 激光孔也叫小孔、微孔和镭射孔，它是一种利用激光束来打出来一种孔。因为激光的能量固定，铜箔过厚的话，激光一次打不穿，要打多次；铜箔太薄的话，激光又打穿了，因此，激光孔使用的铜箔厚度一板都是1/3Oz，这样刚好满足激光正好打穿。 目前PCB设计中使用最小的激光孔孔径为0.075mm，使用激光孔会大大增加线路板生产成本，同时稳定性又比机械孔差，这也是很多行业很少使用激光孔的原因。 3、通孔（Through hole) 通孔也叫穿孔或贯穿孔，它可穿过整个PCB板，从顶层到底层，并用于插入和连接元件。通孔主要用于通过孔内插入引脚或连接器，以提供稳定的电气连接，并增加机械强度。通孔适用于对强度和可靠性要求较高的应用，如工业设备、汽车电子等。通孔一般是机械孔，但任意阶的通孔使用的是激光孔。 4、盲孔（Blind Via) 盲是不通的意思，盲孔就是在表层一面能看到，另外一面看不到的孔。它是连接PCB的内部层和外部层的孔，但不连接所有层。它们只在PCB的一侧起作用，并用于连接特定层之间的信号传输。盲孔可以减少板上布线的复杂性，提高信号完整性，并节省空间。盲孔常用于高密度互连和多层PCB设计中，如手机、平板电脑等，盲孔一般是激光孔。 5、埋孔（Buried Via) 埋孔位于PCB的内部，不与PCB表面连接。它们通常被用作电源或地线，以提供更好的电气性能和抗干扰能力。埋孔可减少PCB板的厚度、重量和尺寸，并可以在高密度设计中优化信号传输路径。埋孔一般使用的是机械孔，但进入任意阶设计行业的话，使用的也都是激光孔。 6、沉孔(Sunk hole) 沉孔也叫沉头孔、平头孔、埋头孔和台阶孔，如下图所示，大孔是为了把螺丝头埋没，小孔插入螺栓固定。 孔，槽孔的形状有椭圆形、方形、L形等多种。
8、BB孔（Blind_buried hole)
BB孔就是盲孔和埋孔的统称，因为两者英文字母都是“B”开头的，所以被简称为BB孔。 9、一阶孔（One-step hole) Top-2层或Bottom到临层的激光孔被称为一阶孔，就像台阶一样，从1层到2层，下了一个台阶，所以被成为一阶孔，因为考虑到板子生产的对称性结构，Top-2层或Bottom到临层的激光孔实际是一种孔。 如下图所示，为1个4层1阶板的叠层，其中1-2层和3-4层之间使用了激光孔，因此，1-2孔和3-4孔被成为1阶孔。该板的叠层用数字表达为“1+2+1”结构。 10、二阶孔（Two-step hole) 从2层到3层的激光孔被称为二阶孔，从1-2下一个台阶，再从2-3下一个台阶，被成为二阶孔，如下图所示，从TOP看，1-2-3，从Bottom看，8-7-6都是两个台阶，该板子的叠层结构的数字表达式为“1+1+4+1+1”。
11、任意阶孔（Any-layer hole) 任意阶孔是指能连接任意两层之间的激光孔，它不是通孔，是包含了所有一阶孔、二阶孔、三阶孔、埋孔等各种孔，比如4层2阶孔就可以被称为任意阶孔。下图是一个12层任意阶板子的钻孔类型图表，可以看到盲埋孔有60多种，想一想光建这些孔的封装和出钻孔文件需要多大的工作量？ 品牌手机公司研发的5G手机基本都是采用任意阶孔设计，这样能保证手机的最佳性能，ODM公司大多采用降成本的2-3阶孔设计，这样可以大大后续降低生产的成本。任意阶孔工艺代表了线路板设计的最高水平和生产的最高工艺。 12、错孔 错孔是同网络的激光孔和激光孔或结构孔保持相互错开的孔，如下图所示，3个都是GND属性的孔，1-2孔和2-3孔相切，2-3孔和2-8相切，这样保持最近的距离。 线路板板叠层如下图所示，这样实现二阶的成本较低，同网络孔最近只能保持外围焊盘相切，不能焊盘相交，这种被称为假二阶孔，下图的叠层也被称为10层假二阶板，数学表达式为“1+1+6+1+1”。
12、叠孔 叠孔是同网络的激光孔和激光孔或结构孔保持相互重叠的孔，如下图所示，同网络的1-2孔和2-3孔重合，变成一个1-3孔，8-9孔和9-10孔重合变成了一个8-10孔，这种叠层就被成为10层二阶叠孔板，也叫做10层真二阶板，数学表达式为“2+6+2”。
当然也可以实现激光孔和机械孔的叠孔，如下图所示的层叠结构，同网络的4个激光孔和一个机械孔重叠做成了一个不同孔径的通孔，这是叠孔的最高境界，也是叠孔生产的最高工艺，不过这个加工成本太高，很少有设计公司采用这种叠层来设计。
卫兵孔是一种在线路板上经常见到的定位孔，如下图所示，中间一个大孔，周围环绕6-8个小孔，就像一个大将军旁边有几个卫兵守护着一样，所以被称之为“卫兵孔”。
14、PTH孔（Plated Through Hole) PTH孔是一种内部镀锡的孔，比如VIA和焊接的引脚插孔，因为需要连接TOP和BOTTOM两层，孔壁中间有金属连接，焊接时焊锡也可以流入孔中来增强焊接的牢固性。
15、NPTH孔（No-Plated Through Hole) NPTH孔是一种内部没有镀锡的孔，一般做定位孔使用，因为不需要焊接，就没有保留焊盘。但NPTH孔对加工的工艺要求比PTH孔要高很多，比如设计孔径为1.0mm的PTH孔，使用1.0mm的钻头可能会做出来1.05mm的，经过内部镀锡补偿后，正好做到孔径是1.0mm。 但NPTH孔就无法补偿了，孔做大了板子就废了，需要提前考虑孔的补偿，同时NPTH孔没有焊盘，如果钻偏了，很容易把临近的线切削到，所以，NPTH孔一般需要保持周围0.25mm的禁止布线空间。而PTH孔有焊盘，不需要考虑钻偏的风险。 16、背钻孔（Back Drill Hole) 背钻也称为可控深度钻孔，用于去除PCB通孔中铜筒的导电过孔Stub桩线。作为过孔的一部分，桩线会在高速设计中导致严重的信号完整性问题。
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发表于 2024-9-12 20:48:38
