PCB科技 - 你知道高速PCB中的過孔設計嗎？

高速行駛時 PCB設計, 通常需要多層PCB, 過孔是多層結構中的一個重要因素 PCB設計. 今天, Banermei和每個人都將在 高速PCB.

高速PCB中過孔的影響

在高速PCB多層板中，從一層互連線到另一層互連線的訊號傳輸需要通過過孔連接。 當頻率低於1GHz時，過孔可以發揮良好的連接作用。 其寄生電容和電感可以忽略不計。

當頻率高於1 GHz時，過孔的寄生效應對信號完整性的影響不容忽視。 此時，過孔在傳輸路徑上表現為一個中斷點，阻抗不連續，這將導致訊號反射、延遲和衰减。 以及其他信號完整性問題。

當訊號通過過孔傳輸到另一層時，訊號線的參攷層也充當過孔訊號的返回路徑，返回電流將通過電容耦合在參攷層之間流動，並導致接地反彈等問題。

通孔類型

通孔通常分為3類：通孔、盲孔和埋孔。

盲孔：位於印刷電路板的頂部和底部表面，具有一定深度，用於連接表面電路和下麵的內部電路。 孔的深度和直徑通常不超過一定的比例。

埋孔：指位於印刷電路板內層的連接孔，不延伸到電路板表面。

通孔：這種孔穿過整個電路板，可用於內部互連或作為元件安裝定位孔。 由於通孔更容易在過程中實現且成本較低，囙此它們通常用於印刷電路板。

過孔寄生電容

通孔本身具有對地寄生電容。 如果過孔接地層上的隔離孔直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1，PCB的厚度為T，板基板的介電常數為ε，則過孔的寄生電容類似於：

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。 電容值越小，影響越小。

過孔寄生電感

通孔本身具有寄生電感。 在高速數位電路設計中，通孔寄生電感造成的危害往往大於寄生電容的影響。 過孔的寄生串聯電感將削弱旁路電容器的功能，並削弱整個電力系統的濾波效果。 如果L是通孔的電感，h是通孔的長度，d是中心孔的直徑，則通孔的寄生電感類似於：

L=5.08h»ln（4h/d）1½

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。

高速PCB中的通孔設計

在高速PCB設計中，看似簡單的通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）選擇合理的通孔尺寸。 對於多層通用密度PCB設計，最好使用0.25毫米/0.51毫米/0.91mm（鑽孔/焊盤/電源隔離區）過孔； 對於一些高密度PCB，0.20毫米/0.46也可以用於mm/0.86毫米的過孔，也可以嘗試非穿透過孔； 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）考慮到PCB上的通孔密度，功率隔離面積越大越好，通常D1=D2+0.41；

(3) The signal traces on the 印刷電路板應 儘量不要改變, 這意味著應盡可能减少過孔；

（4）使用較薄的PCB有助於减少過孔的兩個寄生參數；

（5）電源和接地引脚應靠近過孔。 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；

（6）在訊號層過孔附近放置一些接地過孔，為訊號提供短距離回路。

此外, 通孔長度也是影響通孔電感的主要因素之一. 用於頂層和底層的過孔, 通孔的長度等於PCB的厚度. 由於PCB層數的不斷增加, 印刷電路板的厚度通常達到5毫米以上. 然而, in 高速PCB design, 為了减少過孔引起的問題, 通孔長度一般控制在2.0毫米. 對於長度大於2的過孔.0毫米, 通過新增通孔孔徑，可以在一定程度上改善通孔阻抗的連續性. 當通孔長度為1時.0毫米或更小, 最佳通孔直徑為0.20毫米-0.30毫米.