PCB 導孔設計指南：最佳實踐、技巧與關鍵考量
1 分鐘
- 導孔可以設計成任意尺寸嗎？
- 小孔設計的關鍵考量
- 槽孔設計注意事項
- 導孔與元件孔的區別
- 總結
高品質的 PCB 設計不僅需要創新的理念，還依賴對 PCB 製造工藝的深入理解。導孔設計作為 PCB 設計中的關鍵步驟之一，對 PCB 的性能與製造效率都至關重要。
導孔可以設計成任意尺寸嗎？
要回答這個問題，我們先來了解 PCB 上的孔是如何製作的。
1. 裁板：PCB 製造商使用自動裁板機將大張的覆銅板裁切成生產所需的特定尺寸。裁切前的覆銅板如下圖所示：
2. 鑽孔：CNC 鑽孔機會在覆銅板的指定位置精準鑽孔。由於鑽頭是圓形的，只能鑽出圓孔，無法加工方孔。
舉例來說，如果把一顆圓形乒乓球放在直角角落，球面與角落之間會出現縫隙，這個縫隙就是所謂的「R 角」。同樣地，因為鑽頭是圓的，所以無法做出方孔。
在 JLCPCB，採用機械鑽孔進行 PCB 加工。鑽頭規格以 0.05 mm 為最小遞增單位，圓形鑽頭直徑範圍為 0.15 mm 至 6.30 mm。最小槽孔鑽頭尺寸為 0.65 mm（金屬化槽孔），非金屬化銑刀最小為 1.0 mm。
因此，設計 PCB 時導孔並不能隨意設定大小。
小孔設計的關鍵考量
多小的孔算小孔？一般將小於 0.3 mm 的孔視為小孔。孔徑越小，加工難度越高，尤其當接近製程極限時，會涉及一個業界術語「縱橫比」。
- 縱橫比：板厚與孔徑的比值。縱橫比越大，加工難度越高；換言之，孔徑越小越難製作。
1. 電鍍困難：孔徑變小後，電鍍時銅不易均勻沉積，容易出現導通不良或孔壁缺陷。簡言之，小孔鍍銅成功率較低。
為確保 PCB 品質，JLC 採用四線低阻測試檢測孔壁鍍銅狀況，相較傳統方法精度更高，更易挑出缺陷孔，保障產品可靠性與品質。
2. 加工效率低：小鑽頭有效長度短，導致一次可鑽板數減少，直接影響生產效率。為防止斷針，需降低進刀速度並提高轉速，不僅增加加工時間，也加速鑽頭磨損。
因此，PCB 設計中建議將導孔設計在大於 0.3 mm，以確保加工效率並降低成本；僅在空間受限時才考慮小孔。
3. 外徑問題：設計通孔或焊盤孔時，需同時考慮內徑與外徑要求，這些參數直接影響 PCB 製造流程。
在 JLCPCB，雙面板與多層板最小內徑為 0.15 mm，最小外徑為 0.25 mm。JLC 現已可生產最高 32 層的高多層板，憑藉自有超高層技術與樹脂塞孔技術，可實現最小孔徑 0.15 mm、最小線寬/間距 0.0762 mm，並支援上百種壓合結構。六層以上板材採用樹脂塞孔加電鍍蓋帽，使導孔可直接做在焊盤上，焊盤更平整，走線空間更大。
此外，若環寬過小，製程中設備偏差可能導致鑽孔與底片對位偏移，造成孔位偏移。
這種偏移會減少焊盤有效面積，增加製造缺陷，甚至導致電氣連接失效。因此，設計合理的環寬並考慮製程公差，是確保 PCB 品質與可靠性的關鍵。
槽孔設計注意事項
除了小孔，槽孔設計也不容忽視。槽孔是某些特殊封裝不可或缺的設計元素，設計時應注意以下兩大重點：
1. 短槽孔：短槽孔是 PCB 鑽孔中最難加工的部分。短槽孔定義為槽長小於槽寬兩倍的槽孔。由於槽長不足槽寬兩倍，鑽頭在起鑽與結束時會部分在基材、部分懸空，受力不均導致槽孔偏移或長度不足。因此，槽孔設計建議最佳長寬比為 長度/寬度 ≧ 2.5。
2. 長槽孔：設計長槽孔時建議選用噴錫（HASL）製程，尤其當槽長超過 5 mm 時，槽孔環寬最好大於 0.3 mm（極限 0.2 mm），或改用沉金製程。若環寬小於 0.3 mm，噴錫時附著力不足，可能因熱應力產生爆裂。單面銅環的槽孔亦容易爆裂。
當槽孔密集排列時，鑽孔過程可能破壞基材經緯線，導致噴錫時爆裂。此類特殊設計建議採用沉金製程。
導孔與元件孔的區別
PCB 中的孔徑分為導孔（Via）與元件孔（Pad），兩者功能與製程要求不同，不可混用。
- 導孔（Via）：主要用於層間訊號連接，通常會做防焊覆蓋。
- 元件孔（Pad）：一般設計為通孔，用於安裝與焊接元件。
兩者可能混用的情況有兩種：
1. 誤將導孔屬性用於電鍍通孔：若把導孔當作電鍍通孔，防焊覆蓋可能堵塞孔口，導致元件無法正常插入。
2. 誤將元件孔設為導孔：若將元件孔錯設為導孔，且訂單要求覆蓋防焊，元件孔裸露的銅面會被防焊覆蓋，影響焊接品質。
總結
1. PCB 設計中導孔尺寸不能隨意設定。
2. 小於 0.3 mm 的孔屬於小孔，孔徑越小越難電鍍，加工效率降低，且可能產生對位問題。
3. 短槽孔加工困難，建議長寬比 ≥ 2.5。
4. 槽孔設計應確保環寬大於 0.3 mm（極限 0.2 mm），若空間不足則改用沉金製程。
5. 避免混淆導孔（Via）與元件孔（Pad）。
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