電路設計 - PCB設計輸出和過孔成本

1、設計輸出

PCB板設計 可以輸出到打印機或輸出光繪圖檔案. 打印機可以分層列印PCB, 便於設計人員和評審人員檢查； gerber檔案移交給電路板製造商以生產印製板. gerber檔案的輸出非常重要. 它關係到這個設計的成敗. 下麵將重點介紹輸出gerber檔案時需要注意的事項.

a、需要輸出的層是佈線層（包括頂部、底部和中間佈線層）、電源層（包括VCC層和GND層）、絲網層（包括頂部絲網、底部絲網）和焊接掩模層（包括頂部焊接掩模）和底部焊接掩模，並生成鑽孔文件（NC鑽孔）。

b、如果電源層設定為折開/混合，則在添加檔案視窗的檔案項中選擇路由，在每次輸出gerber檔案之前，必須使用Pour Manager的平面連接在PCB圖上澆注銅； 如果設定為“凸輪平面”，請選擇“平面”。 設定層項目時，添加Layer25，然後在Layer中選擇Pads和Viasc。 25.在設備設定視窗（按設備設定），將光圈值更改為l99。

D、設定每個層的層時，選擇電路板輪廓。

E、設定絲印層時，不要選擇部件類型，選擇頂層（底層）和絲印層的輪廓、文字和線條。

F、當設定阻焊層時，選擇過孔意味著沒有向過孔添加阻焊，而不選擇過孔意味著阻焊，這取決於具體情況。

G、生成鑽孔檔案時，請使用PowerPCB的默認設置，不要進行任何更改。

H、輸出所有gerber檔案後，用CAM350打開並列印，並由設計師和審查人員根據PCB檢查表進行檢查。”

Via是 多層PCB. 鑽孔成本通常占PCB製造成本的30%-40%. 簡單地說, PCB上的每個孔都可以稱為通孔. 從功能的角度來看, 過孔可分為兩類：一類用於層間的電力連接； 另一個用於固定或定位設備. 在流程方面, 這些過孔通常分為3類, 即盲孔, 埋入過孔和穿過過孔. 盲孔位於印刷電路板的頂部和底部表面，具有一定深度. 它們用於連接表面線和下麵的內部線. The depth of the hole usually does not exceed a certain ratio (aperture). 埋孔是指位於印刷電路板內層的連接孔, 不會延伸到電路板表面. 上述兩種類型的孔位於電路板的內層, 並在層壓前通過通孔成型工藝完成, 在通孔的形成過程中，幾個內層可以重疊. 第3種類型稱為通孔, 它穿透整個電路板，可用於內部互連或作為組件安裝定位孔. 因為通孔更容易在過程中實現，並且成本更低, 大多數印刷電路板使用它，而不是其他兩種類型的通孔. 以下通孔, 除非另有規定, 被視為通孔.

從設計角度來看，通孔主要由兩部分組成：一部分是中間的鑽孔，另一部分是鑽頭周圍的襯墊區域。 這兩個部分的大小决定了過孔的大小。 顯然，在高速、高密度PCB設計中，設計者總是希望通孔越小越好，這樣可以在板上留下更多的佈線空間。 此外，通孔越小，其自身寄生電容越大。 體積小，更適合高速電路。 然而，孔尺寸的减小也會帶來成本的新增，並且通孔的尺寸不能無限减小。 它受到鑽孔和電鍍等工藝科技的限制：孔越小，鑽孔所需時間越長。 越長，越容易偏離中心位置； 當孔的深度超過鑽孔直徑的6倍時，無法確保孔壁均勻鍍銅。 例如，普通6層PCB板的厚度（通孔深度）約為50Mil，囙此PCB製造商可以提供的最小鑽孔直徑只能達到8Mil。

第二，過孔的寄生電容

通孔本身對地具有寄生電容。 如果已知過孔接地層上的隔離孔直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1，PCB板的厚度為T，並且基板電介質常熟為ε，則過孔的寄生電容約為：

C=1.41εTD1/（D2-D1）

通孔寄生電容對電路的主要影響是延長訊號的上升時間並降低電路速度。 例如，對於厚度為50Mil的PCB板，如果內徑為10Mil，過孔的焊盤直徑為20Mil，焊盤與接地銅區域之間的距離為30Mil，那麼我們可以使用上述公式的近似值來計算過孔的寄生電容：

C=1.41x4.4x0.05x0.02/（0.032-0.020）=0.517pF，這部分電容引起的上升時間變化為：

T10-90=2.2C（Z0/2）=2.2x0.517x（55/2）=31.28ps。 從這些值可以看出，雖然單個過孔的寄生電容引起的上升延遲的影響不明顯，但如果在軌跡中多次使用過孔來在層之間切換，設計者仍應仔細考慮。

3、過孔寄生電感

類似地，過孔中存在寄生電容和寄生電感。 在高速數位電路的設計中，過孔的寄生電感引起的損壞往往大於寄生電容的影響。 其寄生串聯電感將削弱旁路電容器的貢獻，並削弱整個電力系統的濾波效果。 我們可以簡單地用以下公式計算過孔的寄生電感：

L=5.08h[1n（4h/d）+1]，其中L表示通孔的電感，h是通孔的長度，d是中心孔的直徑。 從公式中可以看出，通孔直徑對電感的影響較小，通孔長度對電感的影響最大。 仍然使用上述示例，通孔的電感可以計算為：

L-5.08x0.050[1n（4x0.050/0.010）+1]=1.015nH。 如果訊號的上升時間為1ns，則其等效阻抗為：XL=L/T10-90=3.19Î）。 當高頻電流通過時，這種阻抗不再可以忽略。 需要特別注意的是，在連接電源面和接地層時，旁路電容器需要穿過兩個過孔，囙此過孔的寄生電感將呈指數級新增。

四, via設計 高速PCB

通過以上對過孔寄生特性的分析可以看出，在高速PCB設計中，看似簡單的過孔往往會給電路設計帶來很大的負面影響。 為了减少過孔寄生效應引起的不利影響，可以在設計中執行以下操作：

1、考慮成本和訊號質量，通過尺寸選擇合理的尺寸。 例如，對於6-10層記憶體模組PCB設計，最好使用10/20Mil（鑽孔/焊盤）過孔。 對於一些高密度小型電路板，也可以嘗試使用8/18密耳。 洞 在當前技術條件下，很難使用較小的過孔。 對於電源或接地過孔，可以考慮使用更大的尺寸來减少阻抗。

2、以上討論的兩個公式可以得出結論，使用較薄的PCB有助於减少過孔的兩個寄生參數。

3、儘量不要改變PCB板上訊號跡線的層數，也就是說，儘量不要使用不必要的過孔。

4、電源和接地引脚應在附近鑽孔。 通孔和引脚之間的引線越短越好，因為它們會新增電感。 同時，電源和接地線應盡可能厚，以减少阻抗。

5、在訊號層轉換的過孔附近放置一些接地過孔，為訊號提供最近的回路。 甚至可以在PCB板上放置更多的接地過孔。 當然，設計需要靈活。 前面討論的過孔模型是每層上都有焊盤的情况。 有時，我們可以减少甚至移除某些層的焊盤。 特別是當過孔密度非常高時，可能會導致形成斷槽，將銅層中的回路分隔開來。 為了解决這個問題，除了移動過孔的位置外，我們還可以考慮將過孔放置在銅層上。 襯墊尺寸减小。