随着AI服务器、5G通信、汽车电子、高性能计算(HPC)以及消费电子产品不断向高密度、高速率、小型化方向发展,PCB设计工程师在BGA封装布线时面临越来越大的挑战。
目前,PCB行业应用最广泛的两种BGA扇出(Fan-out)方式分别是:
- PCB 狗骨头(狗骨头扇出)
- 盘中孔(盘中孔,也称VIPPO)
二者都能够实现焊盘与PCB内部线路之间的电气连接,但在制造工艺、布线密度、生产成本、信号完整性、散热能力及可靠性方面存在明显差异。
本文将从PCB设计和PCB制造两个角度,对狗骨头与盘中孔进行全面对比,帮助工程师、采购人员及产品开发团队选择最适合项目需求的PCB解决方案。
一、什么是PCB 狗骨头?
狗骨头(Dog Bone)是一种最经典、应用最广泛的BGA扇出方式。
其结构特点是在BGA焊盘外侧拉出一小段短走线,再连接到一个过孔,由于整体形状类似”狗骨头”,因此业内称之为狗骨头。
其典型结构包括:
- BGA焊盘
- 一段极短铜线
- 相邻过孔(Through Hole或Microvia)
与盘中孔不同,狗骨头并不会将过孔直接放置在焊盘中心,因此制造工艺更加简单成熟。
狗骨头主要特点
- 制造工艺成熟
- 适用于普通多层PCB
- 制造成本较低
- SMT焊接良率高
- 便于AOI检测
- 大多数PCB工厂均可加工
对于0.8mm及以上间距BGA封装,狗骨头依然是行业主流方案。
二、什么是盘中孔(VIPPO)?
盘中孔(VIP)即盘中孔技术,是将过孔直接设计在元件焊盘内部。
如果直接在焊盘打孔,会导致焊锡流失(Solder Wicking),影响焊接质量。因此PCB制造过程中需要增加多个特殊工艺,包括:
- 树脂塞孔(Resin Filling)
- 铜填孔(Copper Filling,可选)
- 孔面研磨(Planarization)
- 再镀铜(Copper Plating)
- ENIG等表面处理
完成后的结构称为:
VIPPO(Via in Pad Plated Over)
最终焊盘保持完全平整,可直接进行SMT贴装。
三、狗骨头与盘中孔快速对比
| 对比项目 | 狗骨头 | 盘中孔(VIPPO) |
| 过孔位置 | 焊盘外 | 焊盘内 |
| 制造难度 | ★★☆☆☆ | ★★★★★ |
| 制造成本 | 较低 | 较高 |
| 布线密度 | 中等 | 极高 |
| 信号完整性 | 良好 | 优秀 |
| 散热性能 | 良好 | 优秀 |
| HDI兼容性 | 一般 | 极佳 |
| BGA Pitch | ≥0.8mm | ≤0.65mm |
| SMT可靠性 | 高 | 极高 |
| 生产周期 | 较短 | 较长 |
四、PCB 狗骨头的优势
1. 制造成本更低
狗骨头无需进行:
- 塞孔
- 填铜
- 磨板
- 再镀铜
因此整个制造流程更简单,加工费用明显低于VIPPO。
对于消费电子、工业控制等成本敏感型产品,是非常经济的方案。
2. 加工良率高
由于采用传统钻孔及电镀工艺:
- 工艺成熟
- 制造稳定
- 缺陷率低
- 良率高
特别适合批量生产。
3. 交期更短
狗骨头采用常规PCB制造流程,无需增加特殊工序,因此生产周期通常比VIPPO缩短20%~40%。对于样板及快速交付项目优势明显。
4. 维修与检测方便
由于过孔位于焊盘外部:
- AOI检测更容易
- ICT测试方便
- 后期维修更简单
五、盘中孔(VIPPO)的优势
1. 实现更高布线密度
Via直接位于焊盘内部,可省去狗骨头短走线。
优势包括:
- 增加走线通道
- 提高布线效率
- 缩小PCB尺寸
- 提高元件布局密度
因此成为HDI PCB设计的重要技术。
2. 信号完整性更优秀
由于信号路径更短,因此具有:
- 更低寄生电感
- 更低寄生电容
- 更好的阻抗连续性
- 更小反射损耗
- 更低串扰
尤其适用于:
- DDR5
- PCIe Gen5/Gen6
- USB4
- 112G SerDes
- AI服务器
- 高速交换机
3. 散热能力更强
填孔后的导热路径直接连接至PCB内部铜层,可快速将热量传导出去。
特别适用于:
- CPU
- GPU
- 功率MOS
- SiC模块
- GaN器件
- LED照明
- 功率放大器
4. 更适合小型化产品
盘中孔能够减少布线面积,非常适用于:
- 智能手机
- 可穿戴设备
- 医疗电子
- 航空航天电子
- 无人机
- 高端通信设备
六、PCB制造工艺对比
1. 狗骨头制造流程
标准流程包括:
- PCB钻孔
- 孔金属化
- 电镀铜
- 图形转移
- 蚀刻
- 阻焊
- 表面处理
- 电气测试
整体制造流程成熟,生产效率高。
2. 盘中孔制造流程
VIPPO需增加多个特殊工艺:
- 激光钻孔
- 微孔电镀
- 真空树脂塞孔
- 铜填孔
- 孔面研磨
- 再镀铜
- 平坦化处理
- ENIG表面处理
- AOI检测
- X-Ray检测
虽然工艺复杂,但能够获得更高的可靠性和性能。
七、PCB成本分析
以下为2026年行业参考价格(PCB裸板打样):
1. 狗骨头 PCB
- 4层PCB:40~90美元
- 6层PCB:80~180美元
- 8层PCB:150~350美元
适用于:
- 工业控制
- 家电产品
- IoT设备
- 普通通信设备
2. 盘中孔 PCB
- 4层VIP PCB:120~250美元
- 6层VIPPO PCB:250~500美元
- 8层HDI PCB:500~1000美元以上
价格受以下因素影响:
- 层数
- HDI阶数
- 填孔方式
- 铜厚
- BGA Pitch
- 表面处理
- 生产数量
八、信号完整性分析
随着PCIe、DDR5、USB4、400G/800G高速互连的发展,PCB设计越来越关注Signal Integrity(SI)。
相比狗骨头,盘中孔具有以下优势:
- 更短的信号路径
- 更低Via Stub
- 更好的阻抗控制
- 更小回流路径
- 更低EMI
- 更低插入损耗
因此VIPPO成为AI服务器、高速网络设备、数据中心交换机、高频通信PCB的主流方案。
而狗骨头完全能够满足普通工业产品及中低速数字电路设计需求。
九、散热性能比较
对于大功率器件而言,PCB不仅承担电气连接,还承担散热功能。
盘中孔可将热量快速导入内部铜层,因此广泛用于:
- 功率MOSFET
- IGBT模块
- SiC器件
- GaN电源
- LED照明
- 汽车ECU
相比之下,狗骨头由于导热路径更长,其散热效率略逊于VIPPO。
十、典型应用场景
狗骨头适用于:
- 消费电子
- 家用电器
- 工业控制
- 安防设备
- IoT产品
- 普通汽车电子
盘中孔适用于:
- HDI PCB
- AI服务器PCB
- GPU加速卡
- 医疗电子
- 航空航天
- 军工电子
- 5G通信设备
- 高频RF PCB
- 精细间距BGA封装
- DDR5高速PCB
十一、如何选择狗骨头还是盘中孔?
建议选择狗骨头:
- 产品成本控制严格
- BGA间距≥0.8mm
- 普通多层PCB
- 中低速数字电路
- 追求高良率和快速交付
建议选择盘中孔:
- BGA间距≤0.65mm
- HDI PCB设计
- AI服务器、高速通信设备
- 高密度、小型化产品
- 高功率、高散热需求
- 高速信号及阻抗控制要求严格
对于高速、高密度PCB设计,VIPPO通常是更优选择;而对于成本敏感、工艺成熟的项目,狗骨头依然具有极高的性价比。
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- HDI PCB制造
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- 阻抗控制PCB
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十三、PCB设计建议(DFM)
为了提高产品良率并降低制造成本,建议在PCB设计阶段充分考虑可制造性(DFM):
- 0.8 mm及以上BGA封装:优先采用狗骨头扇出,可降低制造成本并提高生产效率。
- 0.65 mm及以下细间距BGA:优先采用盘中孔(VIPPO),解决布线空间不足的问题。
- 高速接口设计:PCIe、DDR5、USB4等应结合阻抗控制和回流路径优化,减少信号损耗。
- 高功率器件布局:建议在芯片底部合理设计导热Via,提高PCB散热性能。
- 提前进行DFM评审:在PCB Layout完成后,与PCB制造厂沟通层叠结构、孔径、公差及VIPPO工艺要求,可有效减少设计返工并提高量产良率。
十四、常见问题(FAQ)
1. 狗骨头一定比盘中孔差吗?
不是。狗骨头在成本、制造难度和生产效率方面具有明显优势,对于大多数普通多层PCB和工业控制产品而言,依然是非常优秀且成熟的解决方案。
2. 为什么盘中孔价格更高?
因为VIPPO需要增加树脂塞孔、铜填孔、研磨、再镀铜及更严格的检测工艺,制造复杂度和设备投入均明显高于狗骨头,因此整体成本更高。
3. HDI PCB必须采用盘中孔吗?
并非所有HDI PCB都必须使用VIPPO。部分较大Pitch的HDI产品仍可采用狗骨头设计,但对于0.65 mm及以下细间距BGA,盘中孔通常更具优势。
4. 盘中孔能改善散热吗?
可以。填孔后的过孔形成直接的导热通道,可快速将芯片热量传导至内层铜箔,因此广泛应用于高功率、高散热电子产品。
5. 高速PCB设计更推荐哪种方案?
对于DDR5、PCIe Gen5/Gen6、USB4、高速SerDes及高频RF电路,盘中孔通常能够提供更短的信号路径、更低的寄生参数和更优异的信号完整性,因此更适合高速PCB设计。
十五、总结
狗骨头与盘中孔都是成熟可靠的PCB互连技术,但适用场景各不相同。狗骨头凭借制造工艺成熟、成本低、交期短、良率高等优势,仍然是普通多层PCB、工业控制、消费电子及标准BGA设计的首选方案。
盘中孔(VIPPO)则凭借更高的布线密度、更优异的信号完整性、更强的散热能力以及更好的小型化设计优势,成为HDI PCB、高速数字电路、AI服务器、汽车电子及高端通信设备的主流技术。
在实际项目中,应综合考虑BGA封装间距、PCB层数、信号速率、热管理需求、制造成本及产品生命周期等因素,选择最适合的互连方案。借助经验丰富的PCB制造商进行DFM优化与工艺评估,不仅能够提升产品可靠性,还能有效降低开发风险和整体制造成本。