高速PCB設(shè)計(jì)中過(guò)孔的重要性分析

如果電路板是個(gè)人，那鉆孔就是它的魂，特別是過(guò)孔，它是板子的魂魄。

在高速PCB的設(shè)計(jì)中，過(guò)孔設(shè)計(jì)是一個(gè)重要因素，并且過(guò)孔設(shè)計(jì)已成為制約高速PCB設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素之一，如處理不當(dāng)可能會(huì)導(dǎo)致整個(gè)設(shè)計(jì)的失敗。過(guò)孔是連接多層PCB中不同層走線的導(dǎo)體，低頻的時(shí)候，過(guò)孔不會(huì)對(duì)信號(hào)傳輸產(chǎn)生影響，但隨頻率增加和信號(hào)上升時(shí)間的減小，過(guò)孔不能簡(jiǎn)單的被看成是電氣連接，而必須考慮其對(duì)信號(hào)完整性的影響。由于過(guò)孔的寄生電容、電感的影響，一般過(guò)孔的等效阻抗比傳輸線低， 此時(shí)過(guò)孔在傳輸路徑上表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)的點(diǎn)，會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的反射、延時(shí)、衰減等信號(hào)完整性問(wèn)題。

聽(tīng)SI的大神們說(shuō) 增大焊盤會(huì)導(dǎo)致孔的容性增大，從而造成阻抗降低，增大焊盤的會(huì)導(dǎo)致信號(hào)的回?fù)p變差。所以說(shuō)縮小過(guò)孔的焊盤能提升過(guò)孔的阻抗。并且焊盤越小，阻抗越高。

當(dāng)牛牛讀到這句話的時(shí)候，他的腦海中突然靈光一現(xiàn)，他想到了一個(gè)提升過(guò)孔阻抗的方法，越想越高興，越高興越想找個(gè)人把這件事情分享出去。于是他想到了在E公司工作的老同學(xué)好朋友老舍友趙理工。

于是他給趙理工發(fā)了個(gè)微信圖片。

然后附上一句話，理工，我找到了改變過(guò)孔阻抗的方法，并且這種效果我感覺(jué)特別好，今天注定是一個(gè)不平凡的日子。

趙理工一看這圖片，就覺(jué)得有點(diǎn)異常，但是找不到異常在哪里。反正就是有點(diǎn)不對(duì)勁。

正在深思中的趙理工，突然感覺(jué)身后有一個(gè)人，他扭頭一看，是大師兄。大師兄看著趙理工電腦屏幕上的圖形，對(duì)著趙理工說(shuō)：“理工，你能看出有什么異常嗎，這個(gè)可是鉆孔和焊盤大小是1：1，并且還連著路呢，如煙也過(guò)來(lái)看看，一起學(xué)習(xí)下?！?/p>

林如煙，從自己座位上起身來(lái)到了趙理工和大師兄的跟前。

林如煙瞪著一雙美目，盯著屏幕一邊看著，一邊驚訝的說(shuō)道：

“咦，大師兄，這PCB設(shè)計(jì)的焊盤和鉆孔一樣大，線路怎么連接呢？“

“是呀，如煙一下子看到了問(wèn)題的所在，線路和鉆孔是靠焊盤連接的。請(qǐng)看下圖所示?！?/p>

孔位偏差和對(duì)位等因素導(dǎo)致的鉆孔不在焊盤中間，但是最少要滿足IPC的二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，否則會(huì)造成無(wú)法連接，出現(xiàn)開(kāi)路的情況。如下圖所示，雖然有連接，但是線路最窄處只有2mil，振動(dòng)時(shí)也有開(kāi)路的風(fēng)險(xiǎn)。

現(xiàn)在這個(gè)設(shè)計(jì)焊盤和鉆孔一樣大小，也就是說(shuō)做出來(lái)后最好的狀態(tài)為鉆孔和焊盤完全生合，就是一個(gè)無(wú)環(huán)電鍍孔。旁邊的走線，無(wú)處連接，生產(chǎn)無(wú)法加工，開(kāi)路是必須的。

IPC-A-6012D里面關(guān)于孔環(huán)的IPC驗(yàn)收的IPC標(biāo)準(zhǔn)。

“那我們正常的，正常的……鉆孔焊環(huán)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)是多少呢……”趙理工磕磕巴巴的問(wèn)題道。

大師兄說(shuō)：“我們通常鉆機(jī)加工的孔位公差為+/-3mil

如果要保證成品鉆孔不破環(huán)，必須保證余環(huán)最小為2mil

也就是說(shuō)焊盤最小的尺寸為單邊5mil。

如果是過(guò)孔按IPC二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)接受破環(huán)，最小的焊環(huán)寬度為4mil。

所以說(shuō)如果客戶設(shè)計(jì)的鉆孔尺寸大小為12mil，那么焊盤的大小是多少呢

IPC二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為12mil+4mil+4mil=20mil

IPC三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)為：12mil+5mil+5mil=22mil

趙理工聽(tīng)完大師兄的分析后，茅塞頓開(kāi)，他趕緊在微信上給毛毛回了一個(gè)消息，毛毛你的這個(gè)設(shè)計(jì)，只能看看，不能實(shí)際生產(chǎn)。然后把大師兄分析的結(jié)果和毛毛又說(shuō)一遍。

如果要滿足IPC二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，焊盤的寬度最少比鉆孔尺寸單邊大4mil。

如果要滿足IPC三級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，焊盤的寬度最少比鉆孔尺寸單邊大5mil。

鉆孔和焊盤尺寸做一樣，有線路連接等于開(kāi)路。

趙理工和毛毛說(shuō)完后，突然好像想起了什么，一聲不吭的打開(kāi)了自己的電腦，他的屏幕上出現(xiàn)了一幅圖。他點(diǎn)開(kāi)焊盤的設(shè)置界面如下圖所示。

“哎喲，趙理工，你還當(dāng)人家毛毛的老師呢，你看你的焊盤設(shè)計(jì)16MIL，鉆孔設(shè)置成12mil，你這個(gè)也破環(huán)了，并且是全破了。

趙理工聽(tīng)到林如煙的話，一下子從座位跳起來(lái)，一把拉著林如煙的小手，跑到辦公室后面的黑影里。突如其來(lái)的變故，讓林如煙懵了，她順從的跟著趙理工，并且林如煙很主動(dòng)的貼在墻上，然后閉上了眼睛。趙理工很騷包的一支手撐著墻，然后盯著林如煙那滿是嬰兒肥的臉，然后他低著頭，嘴就慢慢的向林如煙的臉靠近。聽(tīng)著趙理工急促的呼吸聲，林如煙心中如小鹿亂撞，腦袋里一片空白，空氣中瞬間彌漫著曖昧的氣息。突然趙理工動(dòng)了，他一把拉開(kāi)自己的夾克，把林如煙捂在里面。

“趙理工你要干什么，這里是辦公室”林如煙一下子清醒過(guò)來(lái)了，然后猛推了趙理工一把。

“如煙你又想什么呢，你看我昨天新買的手表怎么樣，帶夜光的呢，你能看清時(shí)間不?！壁w理工小說(shuō)道。

“能，能，能看清……”林如因在夾克下面激動(dòng)的說(shuō)道，然后一把掀開(kāi)趙理工的夾克，突然拉起趙理工的右手，照著他的手腕處就咬了上去。

“啊……?！?，趙理工凄慘的叫聲在辦公室里面回蕩。

”趙理工，你看我給你送的這個(gè)手表怎么樣，這個(gè)是自帶紅光的，啥時(shí)候沒(méi)紅光了給我說(shuō)一下，我再幫忙你加上去?！?/p>

趙理工看著手脖子上林如煙咬得紅紅牙印，再看看林如煙那笑瞇瞇的眼睛，就知道事不對(duì)，噌的一聲就跑了，比兔子還快……

大家在平時(shí)的設(shè)計(jì)中，大家平時(shí)設(shè)計(jì)時(shí)，鉆孔的孔環(huán)設(shè)計(jì)尺寸是多少，如過(guò)孔、元件孔，還有非金屬化孔，我們分開(kāi)來(lái)聊聊。
編輯：hfy