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- 高速PCB中的過(guò)孔設(shè)計(jì),你真的懂嗎?
- 來(lái)源:電子工程世界 發(fā)表于 2019/10/16
高速PCB中過(guò)孔的影響
高速PCB多層板中,信號(hào)從某層互連線傳輸?shù)搅硪粚踊ミB線就需要通過(guò)過(guò)孔來(lái)實(shí)現(xiàn)連接,在頻率低于1 GHz時(shí),過(guò)孔能起到一個(gè)很好的連接作用,其寄生電容、電感可以忽略。當(dāng)頻率高于1 GHz后,過(guò)孔的寄生效應(yīng)對(duì)信號(hào)完整性的影響就不能忽略,此時(shí)過(guò)孔在傳輸路徑上表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)的斷點(diǎn),會(huì)產(chǎn)生信號(hào)的反射、延時(shí)、衰減等信號(hào)完整性問(wèn)題。當(dāng)信號(hào)通過(guò)過(guò)孔傳輸至另外一層時(shí),信號(hào)線的參考層同時(shí)也作為過(guò)孔信號(hào)的返回路徑,并且返回電流會(huì)通過(guò)電容耦合在參考層間流動(dòng),并引起地彈等問(wèn)題。
過(guò)孔的類(lèi)型
過(guò)孔一般又分為三類(lèi):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(nèi)層線路的連接,孔的深度與孔徑通常不超過(guò)一定的比率。
埋孔:指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔,它不會(huì)延伸到線路板的表面。
通孔:這種孔穿過(guò)整個(gè)線路板,可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)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(shí)現(xiàn),成本較低,所以一般印制電路板均使用。
高速PCB中的過(guò)孔設(shè)計(jì)
在高速PCB設(shè)計(jì)中,看似簡(jiǎn)單的過(guò)孔往往也會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來(lái)很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過(guò)孔的寄生效應(yīng)帶來(lái)的不利影響,在設(shè)計(jì)中可以盡量做到:
(1)選擇合理的過(guò)孔尺寸。對(duì)于多層一般密度的PCB 設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō),選用0.25mm/0.51mm/0.91mm(鉆孔/ 焊盤(pán)/ POWER 隔離區(qū))的過(guò)孔較好;對(duì)于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的過(guò)孔,也可以嘗試非穿導(dǎo)孔;對(duì)于電源或地線的過(guò)孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗;
(2)POWER隔離區(qū)越大越好,考慮PCB 上的過(guò)孔密度,一般為D1=D2+0.41;
(3)PCB 上的信號(hào)走線盡量不換層,也就是說(shuō)盡量減少過(guò)孔;
(4)使用較薄的PCB有利于減小過(guò)孔的兩種寄生參數(shù);
(5)電源和地的管腳要就近過(guò)孔,過(guò)孔和管腳之間的引線越短越好,因?yàn)樗鼈儠?huì)導(dǎo)致電感的增加。同時(shí)電源和地的引線要盡可能粗,以減少阻抗;
(6)在信號(hào)換層的過(guò)孔附近放置一些接地過(guò)孔,以便為信號(hào)提供短距離回路。
此外,過(guò)孔長(zhǎng)度也是影響過(guò)孔電感的主要因素之一。對(duì)用于頂、底層導(dǎo)通的過(guò)孔,過(guò)孔長(zhǎng)度等于PCB厚度,由于PCB層數(shù)的不斷增加,PCB厚度常常會(huì)達(dá)到5 mm以上。然而,高速PCB設(shè)計(jì)時(shí),為減小過(guò)孔帶來(lái)的問(wèn)題,過(guò)孔長(zhǎng)度一般控制在2.0mm以?xún)?nèi)。對(duì)于過(guò)孔長(zhǎng)度大于2.0 mm過(guò)孔,通過(guò)增加過(guò)孔孔徑,可在一定程度上提高過(guò)孔阻抗連續(xù)性。當(dāng)過(guò)孔長(zhǎng)度為1.0 mm及以下時(shí),最佳過(guò)孔孔徑為0.20 mm ~ 0.30 mm。
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