铜填充过孔的用途以及如何增强PCB设计？

中信华

    如果没有过孔，PCB将无法工作。过孔是在PCB层之间传输信号的导管。在PCB生产期间，制造商会在基板上添加一层铜。这层铜不仅使迹线导电，而且还通过钻入板中的孔来连接每个PCB层。然后，制造商可以按原样保留过孔，并使用铜镀层自行传输信号。然而，为了增加容量，还可以用另一种导电材料填充过孔。
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    为了制造铜填充过孔，制造商用环氧树脂和铜填充过孔。额外的材料增加了电路板生产的成本，但是填充铜的过孔使PCB更适合某些应用。填充铜的过孔还具有其他导电填充物无法提供的功能。以下会介绍填充铜的过孔的主要用途以及它们如何增强PCB设计。
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& T+ ?% x. O% E0 a2 T    一、通孔填充过程

) G2 ^7 l2 e4 X" ^2 N7 x2 I    当用铜填充过孔时，制造商必须注意要在通孔中形成均匀的铜层而不会产生太厚的外层。如果使用的技术不正确，则会产生过多的铜，从而增加PCB重量或增加过多的铜，导致不符合满足规格、缺陷或成本增加。随着通孔变得比以往更小，观察这些要求对于满足严格的设计规范至关重要。

    经典铜通孔填充方法涉及使用纯铜填充孔。然而，这种方法经常会形成空隙，使得污染物被渗夹在铜的中间。在未来的生产步骤中加热时，该空隙会释放出气体，产生破坏PCB铜层之间连接的孔。目前预防这一问题的策略包括在填充的过孔中留下凹槽并在通孔中形成“X”图案连接。

& W( k* H+ j/ t. S5 U' ^( U    二、铜填充过孔的好处
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    具有铜填充过孔的PCB与仅具有镀铜过孔的电路板相比具有以下优点：
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* _# |! r) O, U' N8 Z6 q  W    导热性：用铜填充过孔可提高其导热性。
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% Z' ^' w+ W  R1 n. t  E( u5 o    在涉及高温的应用中，保持热量远离电路板可延长其使用寿命并防止缺陷。
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* W* s8 @/ N5 f8 y, n3 s; L* o    铜的高导热性会吸引这种热量，使其远离PCB的关键区域。
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3 H' l6 g, Z& c8 H    导电性：填充铜的过孔也适用于需要强电流从电路板一侧传导到另一侧的应用。
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# m/ n) z3 ^, A/ t5 {9 q    铜的导电性允许大电流穿过更深的层而不会使PCB过载。

    由于这种能力，设计人员经常要求在PCB上使用铜填充过孔，这些过孔能够承受较高的电压。

* {: O% s1 x, q8 b    三、填充过孔与电镀过孔的应用
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% s$ u" ]$ `4 r% @* ?    虽然采用铜填充过孔的PCB增加了容量，但与具有电镀过孔的PCB相比，它们的生产成本也更高。某些情况下，还需要提升与铜填充过孔相关的可靠性。不过，有些应用也可以在铜迹线旁边施加铜镀层通孔。

    当您决定PCB的过孔时，必须考虑应用所涉及的热量和电压强度。在低应力应用中，具有电镀过孔的合格PCB可以无缺陷地工作。同时，具有铜填充过孔的PCB可以经受高功率、射频、微波和LED应用所需的条件。运行这些类型PCB的高功率集成电路需使用铜填充过孔而非电镀过孔才可以承受住电流。
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/ a9 J& a' W9 d; n8 p; R% p# P- f    四、铜、银导电环氧树脂与金填充过孔
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    除了用铜填充PCB过孔外，制造商还可以选择使用银导电环氧树脂。不过，虽然银导电环氧树脂看起来是一个好的选择，但它的成本更高，而且工作效率并不如铜。此外，还可以选择使用镀金过孔，但与黄金相比，铜具有以下优势：

% s% I' ]2 }, o; M/ Y0 K6 I! `    导热率更高

    导电率更高
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    更具成本效益的价格

) F, Z) Z3 V! z    寿命更长
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6 c& \& Y4 T# A    更可靠
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    更好的高功率应用容量
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    即使价格更低，填充铜的过孔依然优于镀金过孔。它们更高的导热性和导电性使它们能够更有效地传导多余的热量。铜过孔也可以处理更高的电压而不会过载。

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