多层板中过孔(via)不仅是连接不同层间电路的桥梁,也是确保电路可靠性和性能的关键因素。过孔的成本占据了PCB制造成本的显著部分,通常在30%到40%之间。每一个孔,无论是用于电气连接还是器件固定,都是过孔家族的一员。
过孔根据其在PCB中的位置和功能,主要分为三类:
1. 盲孔(Blind Via):仅连接外层与内层,不穿透整个板。
2. 埋孔(Buried Via):完全位于PCB的内层之间,不延伸至表面。
3. 通孔(Through Via):贯穿整个PCB板,是最常见的过孔类型,常用于内部互连或元件安装。
在设计高速、高密度的PCB时,过孔的尺寸至关重要。理想的过孔应尽可能小,以减少占用空间并降低寄生电容,这对于高速电路尤为重要。然而,过孔尺寸的减小也意味着成本的增加和制造难度的提升。过孔的制造受到钻孔和电镀工艺的限制,过小的孔径可能导致钻孔时间长、定位不准确,以及镀铜不均匀。
过孔的寄生效应
过孔在电路中引入了寄生电容和电感,这些寄生效应对信号完整性有着显著影响:
寄生电容:过孔与地层之间的电容会延长信号的上升时间,降低电路速度。计算公式为C=,其中 ϵ是介电常数,T是板厚,D1 是焊盘直径,D2是隔离孔直径。
寄生电感:过孔的电感会影响电源系统的滤波效果,计算公式为,其中 h是过孔长度,d是钻孔直径。
为了减少过孔寄生效应对电路性能的负面影响,设计师可以采取以下策略:
1. 选择合适的过孔尺寸:根据成本和性能需求,选择适当的过孔尺寸。例如,对于内存模块PCB,10/20Mil的过孔是一个较好的选择。
2. 使用薄板:薄板有助于减少过孔的寄生参数。
3. 优化电源和地的过孔布局:确保电源和地的过孔靠近管脚,减少引线长度,以降低电感。
4. 减少不必要的过孔:避免频繁的层间切换,减少过孔的使用。
5. 增加接地过孔:在信号过孔附近放置接地过孔,提供良好的回路。
6. 调整焊盘尺寸:在高密度区域,适当减小焊盘尺寸,以减少铺铜层的隔断。
一般打板制造商会有工艺制程参数,比如捷配可以在官网看到过孔的各种参数,根据自己的需求进行打板选择。
过孔在多层PCB设计中扮演着至关重要的角色。通过理解其寄生效应并采取适当的设计策略,可以优化电路的性能和可靠性。随着技术的进步,如激光钻孔技术的发展,过孔的设计和应用将更加精细和高效。
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