為什么高速PCB設(shè)計(jì)中信號(hào)線(xiàn)不能多次換孔

一站式PCBA智造廠(chǎng)家今天為大家講講在高速PCB設(shè)計(jì)中為什么信號(hào)線(xiàn)不能多次換孔。為什么在高速PCB設(shè)計(jì)中，信號(hào)線(xiàn)不能多次換孔?大家在進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)時(shí)肯定都接觸過(guò)過(guò)孔，所以大家都知道過(guò)孔對(duì)PCB信號(hào)質(zhì)量的影響很大，先給大家介紹一下我們?cè)赑CB設(shè)計(jì)時(shí)過(guò)孔應(yīng)該如何選取。

通常有三種類(lèi)型的過(guò)孔可供選擇：(單位是mil)

8/16±2mil 10/20±2mil 12/24±2mil

通常，當(dāng)板子比較密的情況下，我們會(huì)使用8/16±2mil(8/14,8/16,8/18)大小的過(guò)孔，當(dāng)板材相對(duì)空曠時(shí)，可選擇12/24±2mil(12/22,12/24,12/26都可以)大小的過(guò)孔，10/20之間可以使用10/20±2mil(10/18,10/20,10/22)大小的過(guò)孔。

就經(jīng)濟(jì)效益而言，我們過(guò)孔越大，成本越低，所以我們要控制板材的成本，在滿(mǎn)足我們的設(shè)計(jì)的同時(shí)，盡量把過(guò)孔設(shè)置大一點(diǎn)。

當(dāng)然在HDI板子當(dāng)中，我們通常需要盲埋孔。通常，我們的盲孔的大小范圍為4/10±2這樣，它通?？梢該糁泻副P(pán)，但需要注意的是，它不應(yīng)該擊中焊盤(pán)的中心。它通?？梢該糁泻副P(pán)的邊緣，這樣在工藝處理方面會(huì)更好。

所以我們的過(guò)孔越大越好還是越小越好，顯然不是這樣的。

從工藝的角度來(lái)看，我們的過(guò)孔內(nèi)徑不能小于板厚的1/7，為什么?

因?yàn)楫?dāng)我們的過(guò)孔小于1/7時(shí)，由于工藝技術(shù)的影響，我們不能在過(guò)孔孔壁上均勻鍍銅，當(dāng)我們不能均勻鍍銅時(shí)，我們板的電氣性能就會(huì)受到影響。因此，當(dāng)板厚較大時(shí)，我們也應(yīng)該增加過(guò)孔。

我們上面的結(jié)論是，最好是穿過(guò)更大的洞。此時(shí)，我們需要向您介紹兩個(gè)公式。一個(gè)是過(guò)孔寄生電容的計(jì)算公式：C=1.41εTD2/(D1-D另一個(gè)是寄生電感的計(jì)算公式：L=5.08h[ln(4h/d)+1]。

先來(lái)看看過(guò)孔寄生電容計(jì)算公式：

ε：板材的介電常數(shù)，通常不同板材的介電常數(shù)也不同，T：指板的厚度。

假設(shè)過(guò)孔是在GND在這種情況下，D1值為過(guò)孔邊緣與銅皮之間的避讓距離(反焊盤(pán))，D2：指過(guò)孔的外徑。

我們可以從上面的公式得出結(jié)論：

1. 在板和板厚度不變的情況下D寄生電容越大，寄生電容越小，C與D1成反比關(guān)系。

2. 在板材和厚度不變的情況下D寄生電容越大，寄生電容越大，C與D2成正比關(guān)系。

3. 在板厚和D2,D在不變的情況下，板材的介電常數(shù)越大，寄生電容越大，C與ε成正比關(guān)系。

4. 介電常數(shù)及D2,D板厚T越大，寄生電容越大。

在普通PCB設(shè)計(jì)中，過(guò)孔寄生電容和寄生電感對(duì)PCB設(shè)計(jì)影響不大，可以進(jìn)行常規(guī)選擇。但是在高速下。PCB通過(guò)對(duì)上述過(guò)孔寄生特性的分析，我們可以看到中間過(guò)孔設(shè)計(jì)在高速下PCB在設(shè)計(jì)中，看似簡(jiǎn)單的過(guò)孔往往會(huì)給電路設(shè)計(jì)帶來(lái)巨大的負(fù)面影響。

為了減少過(guò)孔寄生效應(yīng)的不利影響，在設(shè)計(jì)中可以盡可能做到：

1) 選擇合理的過(guò)孔尺寸。對(duì)于多層一般密度PCB在設(shè)計(jì)上，選擇10/20/36POWER隔離區(qū))過(guò)孔較好;對(duì)于電源或地線(xiàn)的過(guò)孔，可考慮使用較大的尺寸，以降低阻抗;

2)POWER隔離區(qū)越大越好;

3)PCB信號(hào)走線(xiàn)盡量不要換層，即盡量減少過(guò)孔;

4)使用較薄的PCB兩種寄生參數(shù)有利于減少過(guò)孔;

當(dāng)然，設(shè)計(jì)中需要分析具體問(wèn)題。綜合考慮成本和信號(hào)質(zhì)量，在高速下PCB在設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)師總是希望孔越小越好，這樣板上的布線(xiàn)空間就越大。此外，孔越小，其自身的寄生電容越小，更適合高速電路。

在高密度PCB在設(shè)計(jì)中，非過(guò)孔(盲埋孔)和過(guò)孔尺寸的減小帶來(lái)了成本的增加，過(guò)孔尺寸不能無(wú)限減小，受到影響PCB制造商在高速下限制鉆孔和電鍍等工藝技術(shù)PCB在過(guò)孔設(shè)計(jì)中應(yīng)考慮平衡。

然后，在了解了以上信息后，我們就會(huì)知道為什么在高速PCB設(shè)計(jì)中，我們不能不能打過(guò)多的過(guò)孔了。過(guò)孔本身會(huì)帶來(lái)寄生電容和寄生電感。過(guò)孔越多，寄生電容和寄生電感的值就越大。所以這就是為什么很多數(shù)據(jù)手冊(cè)上面會(huì)寫(xiě)我們布線(xiàn)時(shí)過(guò)孔的數(shù)量不能超過(guò)多少個(gè)，一般我們的高速信號(hào)線(xiàn)采取不能超過(guò)三個(gè)過(guò)孔的原則，能不打孔就不打孔。

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審核編輯 黃宇