电路板上为何要有孔洞？何谓PTH/NPTH/vias(导通孔)

 

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如果你有机会拿起一片电路板，稍微观察一下会发现这电路板上有着许多大大小小的孔洞，把它拿起来对着天花板上的电灯看，还会发现许多密密麻麻的小孔，这些孔洞可不是放在哪里摆好看的，每个孔洞都是有其目的而被设计出来的。

这些孔洞大体上可以分成PTH（Plating Through Hole，电镀通孔）及NPTH（Non Plating Through Hole，非电镀通孔）两种，这里说「通孔」是因为这种孔真的就是从电路板的一面贯穿到另外一面，其实电路板内除了通孔外，还有其他不是贯穿电路板的孔，有兴趣的可以先参考这篇文章：PCB名词解释：通孔、盲孔、埋孔。
那要如何区分PTH与NPTH这两种通孔呢？

其实很简单，参考文章最前面的图片，只要看看孔壁有没有亮亮的电镀痕迹就可以判断了，有电镀痕迹的孔就是PTH，没有电镀痕迹的孔就是NPTH。

如果你稍微留点心，会发现NPTH的孔径通常会比PTH来得大，因为NPTH绝大部分是用来作为锁螺丝用的，有的则是用于安装一些连结外面的连接器固定用。

另外，有些也会在板边（break-away，折断边）设计NPTH来作为测试治具的定位之用，早期的时候也会拿来当作SMT打件/贴件时固定电路板之用，现在SMT的打件机器大多使用夹持的方式而不用顶针来固定电路板了。

一般在电路板的PTH孔有两种用途，一种是用来焊接传统DIP零件脚用的，这些孔的孔径必须比零件的焊接脚直径来得大一些，这样才能把零件插到孔中。

另一种比较小的PTH，通常称其为via(导通孔)，是用来连接及导通电路板(PCB)的两层或多层之间的铜箔线路用的，因为PCB是由许多的铜箔层堆迭累积而成，每一层铜箔(copper)之间都会再铺了一层绝缘层，也就是说铜箔层彼此之间不能互通，其讯号的连接就是靠via，所以中文才会称其为「导通孔」。

如上图是电路板的侧面剖面图，把它想成是玻璃瓶内的蚂蚁巢穴，这是一片有六层铜箔的PCB，我们可以把这片PCB想像成有好像六层楼的大厦，每一层铜箔就代表着一层楼，而via(导通孔)就相当于连接楼层的楼梯，而且这栋大厦的楼梯可以有好几座，不过这楼梯可不一定每一座都会连接到所有的楼层就是了，它可能只有连接第三层与第四层楼，其他都不通，这样子的孔(via)我们称之为【Buried Via Hole(埋孔)】，因为从外面完全看不到有孔的存在。因为via的目的在导通不同层的铜箔，需要电镀才能导通，所以via也是PTH的一种。

不过现在的via大多会用绿漆(solder mask)覆盖起来，就像上图的样子，尤其是手机板，因为板子上的零件越放越密集，有些Via甚至会被放在零件的正下方，为了防止零件与via不小心短路而产生品质问题，所以大多会用绿漆覆盖via。因为有些via上面会有印刷锡膏，板子流经回焊炉(reflow)时，锡膏是很有可能从via流过去到板子的另一面而造成短路问题，所以现在的PCB工艺大多会把via的孔径做得小小，然后用绿漆覆盖以避免将来可能造成的品质问题。

当然使用绿漆覆盖于导通孔的工法有许多人觉得会有品质风险，因为可能会有盖孔不全或是化学药剂残留而导致腐蚀的风险，但不可否认的使用绿漆盖孔还是目前最便宜且可以接受的填孔方式。除了使用绿漆盖孔外，也有人使用树脂先填孔再用绿漆盖孔，这样的工法比较符合品质的要求，但多了一道工序，费用当然得往上加。另外，如果是焊盘/焊垫上的通孔或盲孔，一般我们会要求使用铜塞孔，最后在做表面处理，以避免锡膏流进去通孔的风险。