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為什么在高速PCB設(shè)計中,信號線不能多次換孔?

發(fā)布時間 :2022-12-06 15:32 閱讀 : 來源 :技術(shù)文章責(zé)任編輯 :深圳宏力捷PCB設(shè)計部
為什么在高速PCB設(shè)計中,信號線不能多次換孔?大家在進行PCB設(shè)計時肯定都接觸過過孔,所以大家都知道過孔對PCB信號質(zhì)量的影響很大,先給大家介紹一下我們在PCB設(shè)計時過孔應(yīng)該如何選取。
 
通常有三種類型的過孔可供選擇:(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,我們會使用8/16±2mil(8/14,8/16,8/18)大小的過孔,當(dāng)板材相對空曠時,可選擇12/24±2mil(12/22,12/24,12/26都可以)大小的過孔,10/20之間可以使用10/20±2mil(10/18,10/20,10/22)大小的過孔。
 
就經(jīng)濟效益而言,我們過孔越大,成本越低,所以我們要控制板材的成本,在滿足我們的設(shè)計的同時,盡量把過孔設(shè)置大一點。
 
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,但需要注意的是,它不應(yīng)該擊中焊盤的中心。它通??梢該糁泻副P的邊緣,這樣在工藝處理方面會更好。
所以我們的過孔越大越好還是越小越好,顯然不是這樣的。
從工藝的角度來看,我們的過孔內(nèi)徑不能小于板厚的1/7,為什么?
因為當(dāng)我們的過孔小于1/7時,由于工藝技術(shù)的影響,我們不能在過孔孔壁上均勻鍍銅,當(dāng)我們不能均勻鍍銅時,我們板的電氣性能就會受到影響。因此,當(dāng)板厚較大時,我們也應(yīng)該增加過孔。
 
我們上面的結(jié)論是,最好是穿過更大的洞。此時,我們需要向您介紹兩個公式。一個是過孔寄生電容的計算公式:C=1.41εTD2/(D1-D另一個是寄生電感的計算公式:L=5.08h[ln(4h/d)+1]。
 
先來看看過孔寄生電容計算公式:
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)過孔是在GND在這種情況下,D1值為過孔邊緣與銅皮之間的避讓距離(反焊盤),D2:指過孔的外徑。
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)計中,過孔寄生電容和寄生電感對PCB設(shè)計影響不大,可以進行常規(guī)選擇。但是在高速下。PCB通過對上述過孔寄生特性的分析,我們可以看到中間過孔設(shè)計在高速下PCB在設(shè)計中,看似簡單的過孔往往會給電路設(shè)計帶來巨大的負面影響。
 
為了減少過孔寄生效應(yīng)的不利影響,在設(shè)計中可以盡可能做到:
1) 選擇合理的過孔尺寸。對于多層一般密度PCB在設(shè)計上,選擇10/20/36POWER隔離區(qū))過孔較好;對于電源或地線的過孔,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信號走線盡量不要換層,即盡量減少過孔;
4)使用較薄的PCB兩種寄生參數(shù)有利于減少過孔;
 
當(dāng)然,設(shè)計中需要分析具體問題。綜合考慮成本和信號質(zhì)量,在高速下PCB在設(shè)計時,設(shè)計師總是希望孔越小越好,這樣板上的布線空間就越大。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)計中,非過孔(盲埋孔)和過孔尺寸的減小帶來了成本的增加,過孔尺寸不能無限減小,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在過孔設(shè)計中應(yīng)考慮平衡。
 
然后,在了解了以上信息后,我們就會知道為什么在高速PCB設(shè)計中,我們不能不能打過多的過孔了。過孔本身會帶來寄生電容和寄生電感。過孔越多,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)手冊上面會寫我們布線時過孔的數(shù)量不能超過多少個,一般我們的高速信號線采取不能超過三個過孔的原則,能不打孔就不打孔。
 


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