通孔是多層PCB的重要組成部分之一。鉆孔成本通常是PCB板制造成本的30%到40%。簡單地說,PCB上的每個孔都可以稱為通孔。
一、通孔寄生電容
通孔本身存在對地寄生電容。如果隔離孔的直徑是D2,通孔焊盤的直徑是D1,PCB板的厚度是T,襯底的介電常數(shù)是E,則通孔的寄生電容與C=1.41E TD1/(D2-D1)相似。通孔寄生電容對電路的主要作用是延長信號的上升時間,降低電路的速度。程度。
二、通過孔的寄生電感
同樣,在通孔中也存在寄生電感。在高速數(shù)字電路設(shè)計(jì)中,通孔寄生電感造成的危害往往大于寄生電容。其寄生串聯(lián)電感將削弱旁路電容的貢獻(xiàn)和整個電源系統(tǒng)的濾波效果。我們可以用下面的公式來計(jì)算空穴近似的寄生電感:L=5.08h[ln(4h/d)+1],其中L指的是空穴的電感,h是空穴的長度,D是中心空穴的直徑。從公式中可以看出,通孔的直徑對電感的影響很小,但通孔的長度對電感的影響最大。
三、高速PCB中的過孔設(shè)計(jì)
在高速PCB設(shè)計(jì)中,看似簡單的過孔往往也會給電路的設(shè)計(jì)帶來很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響,在設(shè)計(jì)中可以盡量做到:
1、從成本和信號質(zhì)量兩方面考慮,選擇合理尺寸的過孔。比如對6-10層的內(nèi)存模塊PCB設(shè)計(jì)來說,選用10/20Mil(鉆孔/焊盤)的過孔較好,對于一些高密度的小尺寸的板子,也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術(shù)條件下,很難使用更小尺寸的過孔了。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.上面討論的兩個公式可以得出,使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)。
3、電源和地的管腳要就近打過孔,過孔和管腳之間的引線越短越好,因?yàn)樗鼈儠?dǎo)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。
4、PCB板上的信號走線盡量不換層,也就是說盡量不要使用不必要的過孔。
5、在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔,以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過孔。當(dāng)然,在設(shè)計(jì)時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況,也有的時候,我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下,可能會導(dǎo)致在鋪銅層形成一個隔斷回路的斷槽,解決這樣的問題除了移動過孔的位置,我們還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小。
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