PCB科技 - PCB過孔寄生特性要點

在PCB複製板行業，在PCB板上鑽孔的成本通常是PCB板成本的30%至40%，而過孔是多層PCB的重要部件之一。 簡而言之，PCB上的每個孔都可以稱為過孔。

過孔在傳輸線上表現為阻抗不連續的中斷點，這將導致訊號反射。 通常，過孔的等效阻抗比傳輸線的等效阻抗低約12%。 例如，50歐姆傳輸線的阻抗在通過過孔時將减小6歐姆（具體地說，這與過孔的尺寸和厚度有關，而不是絕對减小）。 然而，通孔的不連續阻抗引起的反射實際上可以忽略不計，其反射係數僅為：（44-50）/（44+50）=0.06。 過孔引起的問題更多地集中在寄生電容和電感上。 影響

過孔本身具有寄生雜散電容。 如果已知過孔的接地層上的焊料掩模的直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1，PCB板的厚度為T，並且板基板的介電常數For Island， 過孔的寄生電容類似於：C=1.41μ過孔的雜散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的速度。 例如，對於厚度為50Mil的PCB，如果過孔焊盤的直徑為20Mil（孔的直徑為10Mil），焊料掩模的直徑為40Mil，則過孔的寄生可以由上式近似。電容大致為：

這部分電容引起的上升時間變化大致為：

從這些值可以看出，儘管單個過孔的寄生電容引起的上升延遲的影響不是很明顯，但如果在跡線中多次使用過孔在層之間切換，則將使用多個過孔。， 必須仔細考慮設計。 在實際設計中，可以通過新增過孔和銅區域（反焊盤）之間的距離或减小焊盤的直徑來减小寄生電容。

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，過孔的寄生電感所造成的損傷往往大於寄生電容的影響。 其寄生串聯電感會削弱旁路電容器的貢獻，削弱整個電力系統的濾波效果。 以下經驗公式可用於簡單計算過孔的寄生電感：

其中L是過孔的電感，h是過孔長度，d是中心孔的直徑。 從公式中可以看出，過孔的直徑對電感的影響較小，而過孔的長度對電感的影響力最大。 仍然使用上述示例，過孔的電感可以計算為：

如果訊號的上升時間為1ns，則等效阻抗為：XL=ÍL/T10-90=3.19。當高頻電流通過時，這種阻抗不能再被忽略。應特別注意的是，在連接電源平面和接地平面時，旁路電容器需要通過兩個過孔， 使得過孔的寄生電感將呈指數級新增。

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。 為了减少由過孔的寄生效應引起的不利影響，可以在設計中進行以下操作：

ï¼考慮到成本和訊號質量，通過大小選擇合理的大小。 如有必要，您可以考慮使用不同尺寸的過孔。 例如，對於電源或接地過孔，可以考慮使用較大的尺寸來降低阻抗，對於訊號跡線，可以使用較小的過孔。 當然，隨著過孔尺寸的减小，相應的成本也會新增。

ï¼上面討論的兩個公式可以得出結論，使用更薄的PCB有助於减少過孔的兩個寄生參數。

ï¼儘量不要改變PCB板上訊號跡線的層，也就是說，儘量不要使用不必要的過孔。

ï¼電源和接地的引脚應在附近鑽孔，過孔和引脚之間的引線應盡可能短。 考慮並行播放多個過孔，以减少等效電感。

ï¼在訊號變化層的通孔附近放置一些接地的通孔，為訊號提供最近的返回路徑。 您甚至可以在PCB上放置一些冗餘的接地過孔。

ï¼對於高密度高速PCB板，可以考慮使用微過孔。

PCB複製板是一種逆向研究。 與PCB設計一樣，也存在上述問題。