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      PCB設計中的過孔的相關問題

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      過孔(via)是PCB設計中的一個重要知識點,特別是對高速多層PCB設計來說,過孔的設計需要引起工程師的重視。接下來一起來了解下PCB設計中的過孔知識吧。

      過孔的類型

      過孔一般又分為三類:通孔、盲孔和埋孔。

      盲孔:指位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內層線路的連接,孔的深度與孔徑通常不超過一定的比率。

      埋孔:指位于印刷線路板內層的連接孔,它不會延伸到線路板的表面。

      通孔:這種孔穿過整個線路板,可用于實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實現,成本較低,所以一般印制電路板均使用。

      過孔的設計規則

      綜合設計與生產,工程師需要考慮以下問題:

      (1)過孔不能位于焊盤上;

      (2)器件金屬外殼與PCB接觸區域向外延伸1.5mm區域內不能有過孔。

      (3)貼片膠點涂或印刷區域內不能有過孔。如采用貼片膠點涂或印刷工藝的CHIP、SOP元件下方的PCB區域。

      (4)全通過孔內徑原則上要求0.2mm(8mil)及以上,外徑的是0.4mm(16mil)以上,有困難地方必須控制在外徑為0.35mm(14mil)。

      (5)BGA在0.65mm及以上的設計建議不要用到埋盲孔,成本會大幅度增加。

      (6)過孔與過孔之間的間距不宜過近,鉆孔容易引起破孔,一般要求孔間距0.5mm及以上,0.35mm-0.4mm極力避免,0.3mm及以下禁止。

      普通PCB中的過孔

      在普通PCB設計中,過孔的寄生電容和寄生電感對PCB設計的影響較小,對1-4層PCB 設計,一般選用0.36mm/0.61mm/1.02mm(鉆孔/ 焊盤/POWER隔離區)的過孔較好,一些特殊要求的信號線(如電源線、地線、時鐘線等)可選用0.41mm/0.81mm/1.32mm 的過孔,也可根據實際選用其余尺寸的過孔。

      高速PCB中的過孔

      一、影響高速PCB多層板中,信號從某層互連線傳輸到另一層互連線就需要通過過孔來實現連接,在頻率低于1GHz時,過孔能起到一個很好的連接作用,其寄生電容、電感可以忽略。

      當頻率高于1GHz后,過孔的寄生效應對信號完整性的影響就不能忽略,此時過孔在傳輸路徑上表現為阻抗不連續的斷點,會產生信號的反射、延時、衰減等信號完整性問題。

      當信號通過過孔傳輸至另外一層時,信號線的參考層同時也作為過孔信號的返回路徑,并且返回電流會通過電容耦合在參考層間流動,并引起地彈等問題。

      可見,在高速PCB設計中,看似簡單的過孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響,工程師在設計中可以盡量做到:

      (1)選擇合理的過孔尺寸。對于多層一般密度的PCB 設計來說,選用0.25mm/0.51mm/0.91mm(鉆孔/ 焊盤/ POWER 隔離區)的過孔較好;對于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的過孔,也可以嘗試非穿導孔;對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗;

      (2)POWER隔離區越大越好,考慮PCB 上的過孔密度,一般為D1=D2+0.41;

      (3)PCB上的信號走線盡量不換層,也就是說盡量減少過孔;

      (4)使用較薄的PCB有利于減小過孔的兩種寄生參數;

      (5)電源和地的管腳要就近過孔,過孔和管腳之間的引線越短越好,因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗,以減少阻抗;

      (6)在信號換層的過孔附近放置一些接地過孔,以便為信號提供短距離回路。

      標簽: PCB設計

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