堆叠过孔是一种过孔结构，它由两个或更多个直接相互堆叠的过孔组成，贯穿印刷电路板（PCB）的多个层。它们应用于多层印刷电路板（PCB）中，尤其是在高密度互连（HDI）设计里。堆叠中的每个过孔都与电路板的至少一个内层相连。

堆叠过孔的主要目的是在印刷电路板的多个层之间提供连续的电气连接。这在空间有限且需要大量连接的复杂设计中尤为有用。在堆叠中的多个过孔，经过钻孔和电镀处理，横跨两个或更多相邻的印刷电路板层，从而创建出优化的垂直布线解决方案。这种解决方案能够在一个紧凑的结构内实现，以建立连接并实现印刷电路板非相邻层之间的电气连接。

如何制作堆叠过孔？

堆叠结构可以包括不同类型过孔的组合，例如微孔、盲埋孔和通孔，具体取决于设计要求。它们主要可以通过两种方法来制作：

• 钻孔与电镀：制作堆叠过孔是一个复杂的过程，通常涉及顺序层压和钻孔操作。首先会使用激光钻出非常小的孔。然后，这些孔会镀上铜以形成电气连接。在印刷电路板（PCB）制造过程中，这需要对过孔进行精确对齐，以确保穿过所有相关层的连接可靠。这种技术能够直接在印刷电路板基板上精确形成过孔或微孔，从而提高了实现堆叠过孔的能力。

• 逐层构建法：在这种构建方式中，印刷电路板（PCB）是逐层构建的，每一层都有其各自的一组过孔。一旦某一层完成，就会添加下一层，然后对过孔进行钻孔和电镀处理，使其直接堆叠在先前的过孔之上。这个过程包括通过多次循环的层压和钻孔操作来逐步构建印刷电路板的各层。这种方法能够实现复杂的过孔结构，但会增加制造时间和成本。

在制作堆叠过孔时，镀铜的质量非常重要。为了保持可靠的电气连接并能承受热循环，镀层必须厚实且均匀。诸如 FR-4（阻燃型环氧玻璃布层压板）、聚酰亚胺以及其他先进的层压材料被用作基板材料。这确保了堆叠过孔在机械性能和热稳定性方面都表现良好。

堆叠过孔的优势

随着技术的不断进步，在不影响性能的前提下使电子设备变得更小成为了一种需求。由于堆叠过孔包含多个在垂直方向上相互重叠的过孔，与典型的通孔相比，它们在印刷电路板（PCB）上占用的空间更少。这有助于实现更紧凑的设计，尤其是对于印刷电路板空间有限的高密度电路板而言。堆叠过孔提供了一种增加布线密度和应对尺寸限制的方法，以便信号能够在可用空间内有效地进行布线。

堆叠过孔还为印刷电路板中的层间互连提供了出色的灵活性。这使得在确保有效利用电路板面积的同时，能够实现复杂的布线配置。也有可能在单个中心周围设置多个过孔，从而简化信号传输路径，并将沿途的任何损耗降至最低。这样的结构有助于降低与过孔相关的寄生电容，从而改善信号完整性。

堆叠过孔面临的挑战

在生产带有堆叠过孔的印刷电路板时，可能会遇到一些挑战，例如纵横比控制、处理空隙问题以及确定合适的堆叠排列方式等等。堆叠过孔的设计需要仔细考量，以维护印刷电路板的完整性和可靠性。诸如热管理和应力分布等因素也需要加以解决，因为堆叠结构会影响电路板的整体坚固性。

此外，堆叠过孔的使用增加了印刷电路板制造过程的复杂性和成本。它需要先进的制造技术和精确的质量控制。

与堆叠过孔相关的行业标准和合规性

IPC-6012：这是国际电子工业联接协会（IPC）标准中规定的刚性印刷电路板的鉴定和性能规范。基于该标准，堆叠过孔设计需要满足严格的可靠性要求。

IPC-2221：这是关于印刷电路板设计的通用标准，其中包括对过孔结构及其布局的指导。