PCB上的一个过孔能过1A电流吗？

PCB上的一个过孔能过1A电流吗？这是一个非常经典且直击硬件工程师灵魂的问题。如果凭经验来回答，我觉得十个人会有十个答案，可能有人凭经验说0.5mm的孔能过1A，有人凭感觉说0.3mm的孔过1A也没问题。咱们搞设计的，回答问题可不能成了吃豆腐脑，全靠感觉，就像豆腐脑吃甜的还是咸的一样。

今天我们不谈玄学，只谈科学。如果回答这个问题？一锤定音呢？我们要请出PCB设计的祖师爷标准——IPC-2221A和IPC-2152，基于标准来计算和分析。

PCB上的一个过孔真能过1A电流吗？

在回答这个问题之前，我们要先达成一个共识：过孔其实就是一根竖着的导线。这根导线能过多少电流，取决于它有多“粗”，也就是横截面积以及你能容忍它有多“热”，也就是温升。IPC-2221A《印制板设计通用标准》是PCB行业的绝对权威。关于电流和温升，它给出了一个著名的公式，虽然有点老但依然通用：

I：电流。

k：修正系数。外层走线/过孔散热好，k =0.048。内层走线/过孔散热差，k =0.024。

ΔT：你允许的温升（°C)。

A：铜的横截面积

这个公式简单好用，但是它合理吗？个人觉得不太合理，为什么？因为 IPC-2221A把过孔和导线当成了悬浮在空气中的铜丝，完全忽略了PCB板材和周围大铜皮的导热能力。

要把过孔代入上面的公式，我们必须先算出过孔的有效导电截面积A。这就好比把过孔这个"圆筒"剪开，铺平，它就变成了一个长方形的铜皮：

长=过孔的周长：C = π × d

宽 (厚度） =孔壁的电镀铜厚度t

当然还有另外一种算法，用外圆面积减去内圆面积:

哈哈，是不是有点初中数学的味道了！

用这个公式计算时，这里有个巨大的坑，很多新人以为孔壁厚度等于表层铜厚1oz，35um，其实不然！IPC二级标准通常要求孔壁平均铜厚达到20μm，最薄点不低于18 µm。记住IPC规定的是下限，厂家生产的只要不低于这个下限，那厂家就算合格，你也说不出来啥。当然了小厂走下线，大厂有底线，质量较好的PCB板厂的标准会比下线高，比如嘉立创。

说到这，触发关键词了，嘉立创最近推出了HDI板，啥是HDI?HDI板是一种线路分布密度非常高的印刷电路板，它通过使用微盲孔、埋孔以及增层法等先进技术，在有限的面积内实现更高的元件安装和布线密度。

嘉立创HDI板最小线宽/线距：3.2/3.2mil，最小激光孔径可以做到0.075mm(3mil)，最大层数可到32层，支持一阶、二阶、三阶及跨层微导孔，板子走线难搞？这埋孔面前这都不是事，嘉立创下单的好处是，你可以告别邮件扯皮，做板子像点外卖一样简单，数字化下单，自主查询进度。

我们接下来按 25μm来计算，截面积计算公式：

接下来我们以0.3mm (孔径) / 0.6mm (焊盘)为例，看看它在1A电流下的表现。

孔径(d): 0.3mm ≈ 12 mil

电镀铜厚(t):25μm ≈ 1mil

截面积(A): 12 × 3.14159 × 1 ≈ 37.7 mils2

假设电流只从Top层流到Bottom层，散热条件好，这样散热系数k=0.048，我们看看+10℃温升能过多少电流：

结论是在外层，0.3mm过孔可以轻松秒杀1A，甚至接近2A你摸着都只是温热。

虽然计算表明0.3mm过孔勉强能过1A，但经验丰富的老司机一般不这么干，会多打几个孔，为什么？因为现实是孔壁铜厚不均匀，我们计算用了 25μm的理想铜厚。但PCB生产中，孔内的电镀液由于表面张力，很难均匀进入深孔中间，两头厚中间薄。实际孔中心可能只有18-20μm。一旦铜薄了，电阻大了，发热就是指数级上升。

并且过孔是PCB上最脆弱的环节。热胀冷缩时，Z轴的膨胀由于基材和铜的膨胀系数不同，会拉扯孔壁。如果只有一个孔，一旦断裂（开路），整个电路就挂了。如果有两个孔，即使坏了一个，另一个还能顶住，这就叫冗余设计。

上面的分析我们用的是IPC-2221A，但更新的IPC-2152标准指出，密集的过孔之间会互相加热。如果你虽然打了一排孔，但离得太近，散热效果会打折。说到IPC-2152它和IPC-2221A的区别是IPC-2221A把过孔和导线当成了悬浮在空气中的铜丝，完全忽略了PCB板材和周围大铜皮的导热能力。

当然IPC-2152没有给出一个简单的万能公式。它是一套图表和复杂的物理模型。简单来说，IPC-2152告诉我们两件事：

坏消息：如果没有大铜皮散热，比如单纯的信号线，IPC-2152比老标准更保守，也就是更严苛。