過孔是多層PCB的重要組成部分之一，鉆孔成本通常占PCB制造成本的30%~40%。 簡而言之，PCB上的每個孔都可以稱為過孔。 從功能的角度，過孔可以分為兩類：

1、用作層與層之間的電連接； 二是用于固定或定位裝置。 在PCB工藝方面，這些過孔一般分為三類，即盲孔、埋孔和直通孔。 盲孔位于印刷電路板的頂面和底面，具有一定的深度。 它用于連接表面線和下部內(nèi)線。 孔的深度通常不超過一定的比例（孔徑）。 嵌孔是指位于印制電路板內(nèi)層的連接孔，不會延伸到印制電路板表面。

以上兩種孔位均位于電路板的內(nèi)層。 層壓前，采用通孔成型工藝完成過孔。 在孔形成過程中，多個內(nèi)層可以重疊。 第三種稱為通孔，貫穿整個電路板，可用于內(nèi)部互連或作為元器件的安裝定位孔。 由于通孔在技術(shù)上更容易實現(xiàn)，成本也較低，因此大多數(shù)印制電路板都使用它來代替其他兩種通孔。 以下過孔，如無特殊說明，均視為通孔。

從設(shè)計的角度來看，一個過孔主要由兩部分組成，一個是中間的鉆孔，一個是鉆孔周圍的焊盤區(qū)域，如下圖所示。 這兩部分的大小決定了過孔的大小。 顯然，設(shè)計人員在設(shè)計高速高密度PCB時，總是希望過孔越小越好，這樣可以在板上留出更多的布線空間。 另外，過孔越小，其寄生電容越小，更適用于高速電路。 然而，孔尺寸的減小也帶來了成本的增加，過孔尺寸不能無限制地減小。 受鉆孔、電鍍等技術(shù)限制：孔越小，鉆孔時間越長，越容易偏離中心； 而當(dāng)孔深超過鉆孔直徑的6倍時，就無法保證孔壁均勻鍍銅。 例如，正常的6層PCB的厚度（通孔深度）約為50Mil，那么PCB廠商所能提供的最小鉆孔直徑只能達(dá)到8Mil。

2、PCB過孔寄生電容過孔本身對地有寄生電容。 若已知底板過孔隔離孔直徑為D2，過孔焊盤直徑為D1，PCB板厚度為T，板基板介電常數(shù)為ε，則 過孔的寄生電容約為C=1.41 ε TD1/(D2-D1)過孔的寄生電容主要通過延長信號上升時間和降低電路速度來影響電路。 例如50Mil厚度的PCB，如果使用內(nèi)徑10Mil、焊盤直徑20Mil的過孔，焊盤與地銅區(qū)的距離為32Mil，我們可以近似得到寄生電容 通過上面的公式，過孔的C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF。 此電容引起的上升時間變化為T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps。 從這些值可以看出，雖然單個過孔的寄生電容引起的上升延遲的影響并不明顯，但設(shè)計人員應(yīng)該仔細(xì)考慮過孔是否在布線中多次用于層間切換。

3、過孔寄生電感相同。 過孔中也存在寄生電容。 在高速數(shù)字電路設(shè)計中，過孔寄生電感的危害往往大于寄生電容的影響。 其寄生串聯(lián)電感會削弱旁路電容的貢獻(xiàn)和整個供電系統(tǒng)的濾波效果。 我們可以用下面的公式簡單地計算出過孔的近似寄生電感：L=5.08h[ln(4h/d)+1]，其中L為過孔電感，h為過孔長度， d 是中心鉆孔的直徑。 從公式可以看出，過孔的直徑對電感的影響很小，而過孔的長度對電感的影響最大。 利用上面的例子，我們可以計算過孔的電感為：L=5.08x0.050 [ln (4x0.050/0.010)+1]=1.015nH。 若信號上升時間為1ns，則等效阻抗為XL=πL/T10-90=3.19Ω。 當(dāng)有高頻電流通過時，這種阻抗是不容忽視的。 特別是旁路電容在連接電源層和地層時需要經(jīng)過兩個過孔，過孔的寄生電感會成倍增加。

4、通過以上對高速PCB設(shè)計中過孔寄生特性的分析，我們可以看出，在高速PCB設(shè)計中，看似簡單的過孔往往會給電路設(shè)計帶來很大的負(fù)面影響。 為減少過孔寄生效應(yīng)帶來的不利影響，設(shè)計中可采取以下措施：

1.綜合考慮成本和信號質(zhì)量，選擇合理尺寸的過孔。 例如，對于6-10層內(nèi)存模塊PCB設(shè)計，最好選擇10/20Mil（drilling/pad）vias。 對于一些高密度的小尺寸板，也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。 在目前的技術(shù)條件下，很難使用更小的過孔。 對于電源或地線的過孔，可以考慮加大尺寸以降低阻抗。

2.從上面討論的兩個公式可以得出結(jié)論，使用更薄的PCB有利于降低過孔的兩個寄生參數(shù)。

3.PCB上的信號走線盡量不要換層，也就是盡量不要使用不必要的過孔。

4.電源和地的引腳要就近打孔。 via和pin之間的引線越短越好，因為它們會導(dǎo)致電感增加。 同時，電源和地線要盡可能粗，以降低阻抗。

5.在信號換層的過孔附近放置一些接地過孔，為信號提供最近的電路。 您甚至可以在 PCB 上放置大量冗余接地過孔。

當(dāng)然，PCB設(shè)計需要靈活。 上面討論的過孔模型是每層都有焊盤的情況。 有時，我們可以減少甚至移除某些層的焊盤。 尤其是當(dāng)過孔密度很大時，可能會在銅層中造成溝槽斷路。 為了解決這個問題，除了移動過孔的位置外，我們還可以考慮減小過孔在銅層中的焊盤尺寸。