Altium Designer中过孔类型与载流能力全解析：从选型到实战
在高速、高密度、大功率的现代PCB设计中，过孔早已不再是“打个洞连一下”那么简单。它不仅是层间导通的桥梁，更是影响信号完整性、热管理、电气安全乃至整板可靠性的关键节点。
尤其在使用Altium Designer这类功能强大的EDA工具时，很多工程师习惯于快速放置一个“Via”，却忽略了背后隐藏的风险——小孔承载大电流，轻则温升高，重则烧板断路。
本文不讲空话套话，带你深入剖析五类主流过孔（通孔、盲孔、埋孔、微孔、过孔阵列）的物理本质、实际载流能力，并结合IPC-2152标准数据和工程经验，给出可直接用于项目设计的参考表格与操作指南。无论你是初学者还是资深硬件工程师，都能从中找到值得收藏的硬核内容。
为什么过孔会成为电路中的“薄弱环节”？
我们都知道导线有电阻，电流通过会产生热量。但很多人没意识到：过孔本质上也是一段垂直导体，它的横截面积远小于走线，且位于多层板内部，散热条件更差。
举个例子：
- 一条30mil宽、1oz铜厚的走线，截面积约0.38 mm²；
- 而一个Φ0.3mm的通孔，电镀铜壁厚度仅约35μm（1oz），周长π×0.3≈0.94mm，有效导电面积仅为0.94×0.035≈0.033 mm²！
也就是说，同样长度下，过孔的等效电阻可能是走线的10倍以上！一旦大电流经过，极易局部过热，导致碳化、起泡甚至开路。
所以，在Altium Designer中做布局布线时，不能只看能否连通，更要问一句：这个过孔撑得住吗？
过孔类型详解：结构决定性能
1. 通孔（Through-Hole Via）——最常用，但也最容易被低估
它是什么？
贯穿整个PCB从顶层到底层的导电孔，所有层都可以连接。你在Altium里随手放的那个“Via”，默认就是这种。
结构特点
- 钻孔后化学沉铜+电镀加厚；
- 孔壁铜厚通常为1oz（35μm）或2oz（70μm）；
- 外形尺寸常见为0.3~0.6mm孔径。
载流能力到底多少？别再瞎猜了！
根据IPC-2152《印制板导体载流能力标准》，过孔的允许电流主要取决于以下因素：
| 影响因素 | 说明 |
|---|---|
| 孔径 | 直接决定铜壁周长，越大越好 |
| 铜厚 | 决定壁厚，1oz vs 2oz差异显著 |
| 温升ΔT | 允许升温越高，电流越大（一般取10°C或30°C） |
| 周围铜皮面积 | 散热越好，能承受更大电流 |
下面是基于IPC-2152图表估算的实用对照表（环境温度25°C，中等覆铜散热）：
| 孔径 (mm) | 铜厚 (oz) | 截面积 (mm²) | 允许电流 (A, ΔT=10°C) | 允许电流 (A, ΔT=30°C) |
|---|---|---|---|---|
| 0.3 | 1 | 0.033 | 0.8 | 1.3 |
| 0.4 | 1 | 0.044 | 1.1 | 1.7 |
| 0.5 | 1 | 0.055 | 1.4 | 2.1 |
| 0.6 | 1 | 0.066 | 1.6 | 2.5 |
| 0.4 | 2 | 0.088 | 1.8 | 2.8 |
⚠️ 注意：网上流传的“单个0.3mm过孔带2A”是严重误导！那是在极端理想条件下（大面积铺铜+强制风冷+ΔT=40°C），现实中不可靠。
设计建议
- >1A电流路径必须用多个过孔并联，例如3~4个Φ0.4mm过孔才比较稳妥；
- 在电源网络上启用“Thermal Relief”连接方式，避免散热不良；
- Altium中设置规则：
Design » Rules » High Speed » Current，设定最小过孔数量。
2. 盲孔（Blind Via）——HDI板的秘密武器
它适合谁？
如果你正在设计FPGA、手机主板、服务器背板这类高密度板，盲孔几乎是必选项。
什么是盲孔？
连接外层与某一个或多个内层，但不穿透整个板子。比如Top层 → L2层，Bottom层 → L5层。
制作工艺
- 采用顺序压合（Sequential Lamination）；
- 表层先钻孔、电镀，再与其他芯板压合；
- 多用激光钻孔，孔径可小至0.1mm。
载流能力如何？
虽然盲孔深度短（如0.2mm vs 通孔1.6mm），电阻略低，但由于孔径极小，总导电面积仍然有限。
| 类型 | 孔径(mm) | 深度(mm) | 铜厚(oz) | 估算电流(A, ΔT=30°C) |
|---|---|---|---|---|
| 盲孔 | 0.10 | 0.20 | 1 | ~0.6 |
| 微孔 | 0.10 | 0.10 | 1 | ~0.7 |
| 通孔 | 0.30 | 1.60 | 1 | ~1.3 |
可以看到，一个0.1mm盲孔的载流能力还不如一个0.3mm通孔的一半。
在Altium Designer中怎么用？
- 打开
Layer Stack Manager，定义非对称叠层； - 设置布线层对（Routing Layer Pair），如Top-Layer ↔ Internal Plane 2；
- 放置过孔时右键选择“Blind Via”或使用快捷键切换；
- 创建专用规则控制其使用范围。
关键提醒
- 禁止用于>1A的电源路径；
- 必须确认PCB厂支持该工艺（深径比建议<5:1）；
- 周边尽量增加辅助散热铜箔。
3. 埋孔（Buried Via）——藏在深处的高性能通道
它的特点
完全位于PCB内部，连接两个或多个内层，不接触任何外层。常用于6层以上高端板。
优势在哪？
- 不占用表面空间，提升布线自由度；
- 无stub效应，利于高速信号完整性；
- 可配合盲孔组成“任意层互连”。
劣势也很明显
- 成本高：需多次压合；
- 不可检测、不可维修；
- 散热差：深埋内部，热量难散发。
载流能力注意事项
由于处于内层，周围若无足够电源/地平面散热，温升更快。实测表明，在相同电流下，埋孔温度可能比通孔高出10~15°C。
设计建议
- 承载>1A电流时，务必在其上下层布置导热过孔阵列辅助散热；
- 使用Altium的Polygon Pour加强内层连接；
- 禁止在BGA焊盘下方直接使用埋孔（易裂）。
4. 微孔（Microvia）——HDI时代的标配
定义标准
孔径≤0.15mm（6mil）的过孔，通常由激光钻孔制成，高度≤介质层厚度（一般0.1~0.15mm）。
应用场景
- BGA扇出（Fan-out）；
- 高速差分对换层；
- 小间距封装互联。
载流能力有多弱？
| 孔径(mm) | 高度(mm) | 截面积(mm²) | 允许电流(A) |
|---|---|---|---|
| 0.10 | 0.10 | 0.0314 | 0.5 ~ 0.7 |
| 0.15 | 0.15 | 0.0707 | 0.9 ~ 1.2 |
数据来源：IEC 61189-3测试方法 + 主流PCB厂商实测反馈
这意味着：一个0.1mm微孔最多只能承受不到1A的持续电流。
Altium建模技巧
- 启用
High Density Board Design模式； - 定义新的Via Style，绑定特定层对（如L1-L2）；
- 设置差分对换层优先使用微孔；
- 使用Length Tuning优化延时匹配。
致命坑点
- 单独使用风险极高，必须成组使用；
- 堆叠微孔（Stacked Microvias）需严格遵循制造商规范；
- 建议填充导电胶（Conductive Epoxy）提升可靠性。
5. 过孔阵列（Via Farm / Thermal Via）——解决大电流与散热的终极方案
它不是装饰，是刚需！
当你看到BGA底部、DC-DC模块下方密密麻麻的一排排过孔，那就是过孔阵列，专业术语叫“Thermal Via”。
核心作用
- 并联降阻：N个过孔并联 ≈ 截面积×N；
- 导出热量：将芯片结温通过PCB传导至底层或内层散热平面；
- 增强EMI屏蔽：形成低阻抗接地路径。
载流叠加规律
理论值：总电流 = 单孔电流 × N
实际值：总电流 ≈ 单孔电流 × √N （考虑热耦合衰减）
案例计算：
使用9个Φ0.3mm、1oz铜通孔组成的阵列
- 单孔载流（ΔT=30°C）：1.3A
- 理论总和：1.3 × 9 = 11.7A
- 实际推荐：约7~9A（留足余量）
✅ 经验法则：每安培电流至少需要1个Φ0.3mm过孔；>5A建议使用Φ0.4mm及以上孔径。
Altium操作技巧
- 使用
Tools » Via Stitching自动生成地孔阵列； - 创建自定义规则限制关键网络的最小过孔数；
- 设置
Connect Style为“Direct”或“Relief”以优化连接； - 对BGA区域使用“Grid Array”布线模式提高效率。
设计要点
- 孔间距 ≥ 0.5mm，防止电镀塌陷；
- 阵列区禁止走高速信号线（避免串扰）；
- 可选填充导电胶进一步提升导热性（+30%以上）；
- 底层建议做大面积铜皮连接散热。
实战应用：不同场景下的过孔选型策略
| 功能需求 | 推荐过孔类型 | 设计要点 |
|---|---|---|
| DC-DC电源输出 | 通孔阵列（Φ0.4mm，≥4个） | 多孔并联，加大铜皮 |
| IC接地引脚 | 微孔阵列 / 通孔 | 每GND引脚配1~2个过孔 |
| 高速信号换层 | 盲孔 / 微孔（控制stub < 5mil） | 配合背钻使用更佳 |
| BGA封装散热 | 导热过孔阵列（中心填充+周边打孔） | 孔距0.6~0.8mm，填胶优先 |
| FPGA外围扇出 | 微孔 / 堆叠盲埋孔 | HDI结构，节省空间 |
| 普通数字信号 | 标准通孔（Φ0.3mm） | 成本最优 |
工程避坑指南：那些年我们踩过的“孔”
| 问题现象 | 根本原因 | 解决方案 |
|---|---|---|
| PCB局部发黑、碳化 | 过孔数量不足，长期过载 | 增加并联过孔，改用更大孔径 |
| BGA芯片工作异常 | 散热不良，结温过高 | 添加导热过孔阵列，连接内层地平面 |
| 高速链路误码率高 | 过孔stub引起反射 | 使用盲孔缩短stub，或启用背钻 |
| 生产反馈“孔壁断裂” | 深径比过大（>8:1） | 控制深径比<6:1，避免超小孔 |
| 板厂报价翻倍 | 过度使用盲埋孔 | 仅关键区域使用，其余保留通孔 |
| DRC检查不过 | 过孔间距太近 | 设置最小间距规则（建议≥0.5mm） |
如何在Altium Designer中实现科学过孔管理？
步骤一：提前规划层栈结构
打开Layer Stack Manager，明确是否需要支持HDI工艺：
- 是否启用盲埋孔？
- 是否定义特殊层对？
- 是否设置不同区域的介质厚度？
步骤二：设定电气规则
进入Design » Rules，重点配置：
- High Speed » Current → 设置最大允许电流 → 自动计算最小线宽/过孔数 - Routing » Width → 为VCC/GND等大电流网络指定更宽走线 - Plane » Connect Style → GND网络设为“Relief”连接，避免散热不良步骤三：智能布线与DRC验证
- 使用
Interactive Routing时开启“Via Support”； - 对关键网络手动添加冗余过孔；
- 完成后运行
Tools » Design Rule Check，重点关注： - Clearances
- Short-Circuits
- Unconnected Pins
- Net Width Violations
步骤四：输出制造文件标注要求
在装配图或工艺说明中标注：
- “Power Pad requires 6 x 0.4mm thermal vias”
- “Do not tent microvias on Top/Bot”
- “Fill critical vias with conductive epoxy”
最终总结：让每一个过孔都经得起考验
过孔虽小，责任重大。在Altium Designer中完成一次成功的PCB设计，不只是“连得通”，更要“扛得住”。
以下是本文的核心结论提炼：
✅通孔仍是主力：适用于绝大多数常规设计，性价比最高。
⚠️盲埋孔慎用：仅在高密度区域启用，避免滥用推高成本。
🔥微孔不扛大电流：单个载流<1A，必须成组使用。
💡阵列才是王道：大电流、高功耗场景首选过孔农场。
📊一切以数据说话：依据IPC-2152标准进行量化评估，告别拍脑袋设计。
最后送大家一句话：
“优秀的PCB设计师，不是看他画得多快，而是看他删掉了多少不必要的过孔，又保留了多少至关重要的过孔。”
如果你正在做一个电源模块、电机驱动或通信主板，不妨回头看看那些默默承担大电流的过孔——它们真的够吗？
欢迎在评论区分享你的过孔设计经验和踩坑故事，我们一起把每一块板子做得更稳、更安全。
