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：

一是用作層與層之間的電連接；

二是用于固定或定位裝置。

從工藝上來說，這些過孔一般分為三類，即盲孔、埋孔和直通孔。

1、盲孔

它位于印制電路板的頂面和底面，并有一定的深度。 它用于連接表面線和下面的內線。 孔的深度通常不超過一定的比例（孔徑）。

2、埋孔

是指印制電路板內層的連接孔，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，多個內層可以重疊。

3、通孔

該孔貫穿整個電路板，可用于內部互連或作為元器件的安裝定位孔。

由于通孔在技術上更容易實現，成本也較低，因此大多數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。

從設計的角度來看，過孔主要由兩部分組成：一是中間的鉆孔，二是鉆孔周圍的焊盤區。 這兩部分的大小決定了過孔的大小。 顯然，EDA365電子論壇在設計高速高密度PCB時，和設計人員一樣，總是希望過孔越小越好，這樣可以在板子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。 但是，孔徑的縮小也帶來了成本的增加，過孔的尺寸不可能無限制地縮小。 受鉆孔、電鍍等技術限制：孔越小，鉆孔時間越長，越容易偏離中心； 而當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，如果一塊普通的6層PCB的厚度（通孔深度）為50Mil，那么在正常情況下，PCB廠家提供的孔徑只能達到8Mil。

隨著激光鉆孔技術的發展，鉆孔的尺寸也可以越來越小。 一般將直徑小于或等于6Mil的過孔稱為微孔。 HDI（高密度互連結構）設計中經常使用微孔。 微孔技術可以讓過孔直接打在焊盤上（Via in pad），大大提高了電路性能，節省了布線空間。

傳輸線上的過孔表現為阻抗不連續的斷點，會引起信號反射。 通常，過孔的等效阻抗比傳輸線的等效阻抗低約 12%。 例如，50歐姆的傳輸線在通過過孔時阻抗會降低6歐姆（具體與過孔的大小和板材的厚度有關，不是降低）。

但是過孔阻抗不連續引起的反射其實很小，其反射系數僅為：

（44-50）/（44+50）=0.06

過孔帶來的問題更多集中在寄生電容和電感的影響上。

1.過孔的寄生電容

過孔本身對地有寄生電容。 若已知鋪裝過孔的隔離孔直徑為D2，過孔焊盤直徑為D1，PCB厚度為T，板基板的介電常數為ε，則 過孔的寄生電容近似于：

C=1.41 ε TD1/（D2-D1）

過孔的寄生電容主要通過延長信號的上升時間和降低電路的速度來影響電路。

例如，對于厚度為50Mil的PCB，如果使用內徑為10Mil、焊盤直徑為20Mil的過孔，焊盤與地銅區的距離為32Mil，我們可以近似計算出寄生 過孔的電容通過上面的公式：

C=1.41x4.4x0.050x0.020/（0.032-0.020）=0.517pF

這部分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

從這些數值可以看出，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EDA365電子論壇提醒設計人員慎重考慮是否重復使用過孔進行布線中的層間切換。

2.過孔的寄生電感

同樣，過孔中也有寄生電容和寄生電感。 在高速數字電路的設計中，過孔的寄生電感往往比寄生電容帶來更大的危害。 其寄生串聯電感會削弱旁路電容的貢獻和整個供電系統的濾波效果。

我們可以使用以下公式簡單地計算過孔近似值的寄生電感：

L=5.08h［ln（4h/d）+1］

其中L為過孔電感，h為過孔長度，d為中心鉆孔直徑。 從公式可以看出，過孔直徑對電感的影響很小，而過孔的長度對電感的影響很小。

使用上面的例子，我們可以計算過孔的電感如下：

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過兩個過孔，過孔的寄生電感會成倍增加。

3. 高速PCB中的通孔設計

通過以上對過孔寄生特性的分析，我們可以看出，在高速PCB設計中，看似簡單的過孔往往會給電路設計帶來很大的負面影響。

為了減少過孔的寄生效應帶來的不利影響，我們可以在設計中嘗試做到以下幾點：

A. 考慮成本和信號質量，選擇合理尺寸的過孔。 例如，對于6-10層內存模塊PCB設計，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。

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

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

D.PCB上的信號走線盡量不換層，即盡量減少不必要的過孔。

E.在信號換層過孔附近放置一些接地過孔，為信號提供近電路。 您甚至可以在 PCB 上放置大量冗余接地過孔。 當然，設計也需要靈活。

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。

過孔的使用方法：通過以上對過孔寄生特性的分析，我們可以看出，在高速PCB設計中，看似簡單的過孔使用不當，往往會給電路設計帶來很大的負面影響。