PCB科技 - 高速PCB via設計技巧

在 設計 高速的 印刷電路板 董事會, via 設計 是一個重要因素. 它是由洞組成的, 填充孔周圍區域, 以及電源層的隔離區域. 通常分為3種類型：盲孔, 埋孔和通孔. 在裡面 the 印刷電路板 電路板設計流程, 通過分析過孔的寄生電容和寄生電感, some precautions in the high-speed 印刷電路板板via設計 總結了.

現時, the 高速印刷電路板板的設計 s is widely used in the fields of communications, 電腦, 圖形和圖像處理, 所有高科技增值電子產品設計都追求低功耗等特性, 低電磁輻射, 高可靠性, 小型化, 而且重量輕. 為了實現上述目標, via 設計 is an important factor in high-speed 印刷電路板板 設計.

1、Via

過孔是多層佈線中的一個重要因素 印刷電路板設計. 通孔主要由3部分組成, 一個是洞； 另一個是孔周圍的焊盤區域； 第3個是電源層的隔離區. 通孔的工藝是通過化學沉積在通孔孔壁的圓柱面上鍍一層金屬，以連接需要連接到中間層的銅箔, 通孔的上、下側做成普通墊，形狀可與上、下側的線條直接連接, 或未連接. 通孔可以起到電力連接的作用, 固定或定位裝置. 通孔示意圖如圖1所示.

圖1：過孔示意圖

通孔通常分為3類：盲孔、埋孔和通孔。

盲孔位於印刷電路板的頂面和底面上，有一定的深度。 它們用於連接曲面線和基礎內線。 孔的深度和直徑通常不超過一定的比率。

埋入孔是指位於印刷電路板內層的連接孔，它不延伸到電路板的表面。

盲孔和埋孔都位於電路板的內層，在層壓之前通過通孔成型工藝完成，在形成通孔的過程中，可能會重疊幾層內層。 貫穿整個電路板的通孔可用於內部互連或作為組件的安裝定位孔。 由於通孔更容易在過程中實現，成本更低，所以印刷電路板通常使用通孔。 過孔的分類如圖2所示。

圖2：過孔分類

2、過孔寄生電容

通孔本身具有對地寄生電容。 如果過孔接地層上隔離孔的直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1，印刷電路板的厚度為T，板基板的介電常數為E，則過孔的寄生電容約為：C=1.41ETD1/（（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和降低電路的速度。 電容值越小，影響越小。

3、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，過孔寄生電感的危害往往大於寄生電容的影響。 通孔的寄生串聯電感會削弱旁路電容器的功能，削弱整個電力系統的濾波效果。 如果L是指通孔的電感，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；ln4h/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。

4、非通孔科技

非通孔包括盲孔和埋孔。 在非通孔科技中，盲孔和埋孔的應用可以大大减小印刷電路板的尺寸和質量，减少層數，提高電磁相容性，新增電子產品的特性，降低成本，也可以使設計工作更加簡單快捷。

在傳統的印刷電路板設計和加工中，通孔會帶來很多問題。 首先，它們佔據了大量的有效空間，其次，大量的通孔密集地堆積在一個地方，這也對多層印刷電路板的內層佈線造成了巨大的障礙。 這些通孔佔據了佈線所需的空間，密集地穿過電源和地面。 導線層的表面也會破壞電源地線層的阻抗特性，使電源地線層失效。 而傳統的機械鑽削方法將是非貫通孔科技工作量的20倍。

In 印刷電路板設計, 雖然焊盤和過孔的尺寸逐漸减小, if 厚度 board layer is not proportionally reduced, 通孔的縱橫比將增大, 通孔長徑比的增大會降低可靠性. 隨著先進雷射打孔科技和电浆幹法刻蝕科技的成熟, 可以使用非穿透性小盲孔和小埋孔. 如果這些非穿透過孔的直徑為0.3毫米, 寄生參數約為1/原始常規孔的10, 從而提高了 印刷電路板. 由於非通孔科技, 上幾乎沒有大通孔 印刷電路板, 可以為佈線提供更多空間.

剩餘空間可用於大面積遮罩，以提高EMI/RFI效能。 同時，更大的剩餘空間也可用於內層，部分遮罩設備和關鍵網絡電纜，使其具有最佳的電力效能。 非通孔的使用使設備引脚更容易扇出，便於佈線高密度引脚設備（如BGA封裝設備），縮短佈線長度，並滿足高速電路的時序要求。

5. 普通通孔選擇 印刷電路板

在普通印刷電路板設計中，過孔的寄生電容和寄生電感對印刷電路板設計的影響很小。 對於1-4層印刷電路板設計，通常選擇0.36毫米/0.61毫米/1.02mm，（鑽孔/焊盤/電源隔離區）通孔更好。 對於一些有特殊要求的訊號線（如電源線、地線、時鐘線等），可以選擇0.41毫米/0.81毫米/1.32mm過孔，也可以根據實際情況使用其他尺寸。

6、高速印刷電路板中的過孔設計

通過以上對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速印刷電路板設計中，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造成的不利影響，可在設計中執行以下操作：

（1）選擇合理的通孔尺寸。 對於多層通用密度印刷電路板設計，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； 對於一些高密度印刷電路板，0.20毫米/0.46也可以用於mm/0.86毫米的過孔，也可以嘗試非貫通過孔； 對於電源或接地過孔，可以考慮使用更大的尺寸來降低阻抗；

（2）考慮到印刷電路板上的通孔密度，電源隔離面積越大越好，通常D1=D2+0.41mm

（3）印刷電路板上的訊號跡線不應盡可能改變，也就是說，過孔應盡可能减少；

(4) The use of a thinner 印刷電路板 有利於减小通孔的兩個寄生參數；

（5）電源和接地引脚應通過附近的孔製作。 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) Place some grounding vias near the vias of the signal layer to provide a short-distance loop for the signal. 當然, specific issues need to be analyzed in detail when 設計ing. 兼顧成本和訊號質量, in high-speed 印刷電路板設計, 設計師總是希望通孔越小, 更好的, 這樣可以在板上留下更多的佈線空間. 此外, 通孔越小, 寄生電容越小, 更適用於高速電路. 高密度 印刷電路板 design, 非貫通過孔的使用和過孔尺寸的减小帶來了成本的新增, 而且通孔的大小不能無限期地减小. 受以下因素影響 印刷電路板 製造商的鑽孔和電鍍工藝. 科技限制應在 via設計 of high-speed 印刷電路板s.