PCB设计中的过孔Word下载.docx
- 文档编号:20004550
- 上传时间:2023-01-14
- 格式:DOCX
- 页数:13
- 大小:20.63KB
PCB设计中的过孔Word下载.docx
《PCB设计中的过孔Word下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《PCB设计中的过孔Word下载.docx(13页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
过孔的寄生电容C
板厚1.6mm(63mil),Via外径20mil,绝缘直径30mil
0.746pF
板厚1.6mm(63mil),Via外径30mil,绝缘直径40mil
1.12pF
板厚0.8mm(31mil),Via外径20mil,绝缘直径30mil
0.373pF
表2.1典型过孔的寄生电容
三.过孔的寄生电感
过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。
它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,减弱整个电源系统的滤波效用。
我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感:
L=5.08H[ln(4H/d)+1]
其中L指过孔的电感(单位nH),H是过孔的长度(对通孔就是板的厚度,单位inch),d是中心钻孔的直径(即过孔的内径,单位inch)。
过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。
过孔长度越大,寄生电感越大;
过孔内径越小,寄生电感越大。
板厚,过孔尺寸
过孔的寄生电感L
板厚1.6mm(63mil),Via内径12mil
1.29nH
板厚1.6mm(63mil),Via内径20mil
1.13nH
板厚0.8mm(31mil),Via内径12mil
0.525nH
表3.1典型过孔的寄生电感
如果信号的上升时间是1ns,那么其等效阻抗大小为:
XL=πL/T(10-90)=3.19Ω。
这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略。
特别要注意,旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔,这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
板厚减小,过孔的寄生电容、寄生电感都会近似成比例减小。
过孔内/外径越小,寄生电容越小,但寄生电感会略微增加。
因此,对于高速信号,应该选用小过孔。
但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制的减小,它受到钻孔(drill)和电镀(plating)等工艺技术的限制:
孔越小,钻孔加工工艺越难,需花费的时间越长,也越容易偏离中心位置;
且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时,就无法保证孔壁能均匀镀铜。
比如,现在正常的一块6层PCB板的厚度(通孔深度)为50Mil左右,所以一般PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。
建议普通设计中过孔不能小于8mil/18mil,通常可以选用12mil/20mil。
C=1.41εHD1/(D2-D1)pF,L=5.08H[ln(4H/d)+1]nH.
C(pF)
延时
L(pF)
总体影响
基材介质ε(4.2)
正比
---
板厚H(Inch)
正比(大)
Via内径直径d(Inch)
反比(小)
Via外径直径D1(Inch)
正比(小)
Via反焊盘直径D2(Inch)
反比
8/16/40
0.8mm
0.72pF
0.60pF
1.0mm
1.2mm
1.6mm
1.43pF
1.43nH
2.0mm
2.5mm
3.0mm
2.69pF
3.04nH
10/18/40
0.74pF
0.56nH
1.48pF
1.35nH
2.77pF
2.91nH
四.过孔对高速信号的影响
寄生电容的影响
寄生电感的影响
过孔引起的Stub问题
过孔本身长度引起的走线长度变化
信号换层而带来的传输速度不同问题
五、PCB设计中推荐使用的过孔参数
过孔可以分为有内径,外径,热焊盘,反焊盘,阻焊开窗等五个重要数据。
过孔是先按照外径转孔,然后在里面电镀形成一个空心柱状,即为内径。
热焊盘是用于设置当它穿透铜皮(同一网络,是穿透铜皮,而不是连接导线)时,如何与铜皮相连。
反焊盘是用于设置当它穿透铜皮(不是一个网络)时,铜皮如何避让。
阻焊开窗,是设置过孔在板上时是否裸露,以及裸露的尺寸。
PADS中设置
在PADS中,推荐的VIA设置是带有Layer25的数据的,它其实是用于出负片的。
出负片时,一定要把这些孔器件的Layer25加上,否则就没有安全间距了。
负片的设置,可能还需要仔细的研究一下。
PADS中,如果在VIA/焊盘中设置了Pad/Thermal/Anti-Pad,则按照设置的来进行。
如果没有设置,则按照安全间距/铺铜设置来进行。
Anti-Pad设置以后,正片铺铜时,会按照这个参数进行避让。
Thermal设置以后,则在铺铜层会调用这个设置。
在非铺铜层时,还是会调用Pad的设置。
Thermal有内径与外径,内径应该至少大于Via的内径,如果Thermal的外径设置小于了Via的外径,则是全连接(Cover)。
这里着重有几点:
1.专为高速信号设计的过孔,Via_10G,是需要与任何铜皮都保持比较大的安全间距的。
在Inner层,可以通过设置该Via的Anti-Pad来达到目的。
一般设置为40mil。
因为这种过孔专用于高速信号,所以,它几乎不会与铜皮互联,故Thermal方面可以不设置(采用Pads安全规则)。
2.专为安规设计的过孔,Via_SAFE,是需要与任何铜皮都保持很大的安全间距的。
反焊盘一般设置为70mil或更大。
Via_POE,反焊盘一般设置为130mil(POE噪声大)。
这种过孔可能与铜皮互联,也可能不互联。
3.专为高密度BGA芯片设计的过孔,Via_BGA,是需要与铜皮保持良好的连接的。
所以对于BGA的电源/地过孔,应该采用全连接。
所以这种过孔的Thermal方面的数据,应该是全连接(Cover)。
4.下表是从网络上拷贝的某人的过孔设置。
名称
孔径
规则
焊盘
热焊盘
反焊盘
阻焊
开窗
简要说明
Via8-10G
8
18
28
40
NO
用于10G信号
Via8-BGA
用0.8mmBGA区域
Via8-GEN
13
用于默认区域
Via8-BGA-A
20(24)
特殊过孔
Via8-BGA-FULL
Via8-SAFE
70
安规专用过孔
表5-1:
内径为8mil的过孔
Via10-10G
10
22
32
15
Via10-BGA
用于1.0mmBGA区域
Via10-GEN
Via10-POE
130
POE电源用孔
Via10-BGA-10G
Via10-BGA-A
22(24)
Via10-BGA-FULL
Via10-BGA-T
21
Via10-08BGA-FULL
26
Via10-SAFE
74
表5-2:
内径为10mil的过孔
Via12
12
25
45
Via12-BGA
用于1.27mmBGA区域
Via12-GEN
17
Via12-BGA-FULL
Via12-10BGA-FULL
23
34
Via12-SAFE
表5-3:
内径为12mil的过孔
Via14-FULL
14
19
表5-4:
内径为14mil的过孔
Via16
16
30
Via16-FULL
Via16-POE
156
POE电源过孔
Via16-SAFE
80
表5-5:
内径为16mil的过孔
Via18-FULL
50
表5-6:
内径为18mil的过孔
VIA2
Via20-full
20
35
via20-safe
85
表5-7:
内径为20mil的过孔
Via24
24
55
29
Via24-A48V
84
48V专用过孔
Via24-ALN
170
Via24-POE
105
Via24-SAFE
90
表5-8:
内径为24mil的过孔
Via4
Via40-FULL
60
Via40-SAFE
110
表5-9:
内径为40mil的过孔
补充说明:
1.选用过孔时,注意单板的板厚/孔径比值,现在工艺水平最大为12.5,常规不能大于8。
2.以上所有数据,图形为圆形,单位为mil
3.规则焊盘一项数据中,如果只有一个数据,是通孔焊盘数据。
如果包含两个数据,则括号内数据是内层焊盘数据。
4.有安规要求的单板,使用安规专用过孔,即:
VIA*-SAFE
六.PCB设计中采用的过孔说明
过孔的可制造性
考虑到PCB的可制造性,过孔内径最小为8mil,10mil。
对于BGA芯片,综合考虑安全间距/线宽/过孔/铺铜等问题,采用如下设置,此设置经过了很长时间的设计与计算,勿改动。
0.5mmPitch的BGA:
焊盘直径大小0.24mm,安全间距3mil,线宽4mil,过孔6/12mil,必须使用盲埋孔,无法铺铜。
0.65mmPitch的BGA:
焊盘直径大小0.35mm,安全间距3.5mil,线宽4mil,过孔8/14/20mil,无法正片铺铜。
0.80mmPitch的BGA:
焊盘直径大小0.4mm,安全间距5mil,线宽5mil,过孔8/16/22mil,无法铺铜正片铺铜。
1.00mmPitch的BGA:
焊盘直径大小0.55mm(最大可到0.6mm),安全间距5mil,线宽5mil,过孔10/18/25mil,可全面积良好铺铜。
1.27mmPitch的BGA:
焊盘直径大小0.78mm(最大可以到0.80mm),安全间距6mil,线宽6mil,过孔10/20/28mil,可全面积良好铺铜。
特殊过孔设计
参考网络上一些良好的过孔设计,综合考虑自己的设置,有如下过孔设置:
如果最严格器件为0.8mmPitch的BGA,则采用的过孔:
-
表6-1:
如果最严格的器件是1.0mmPitch的BGA,则采用的过孔
表6-2:
注解1:
目前还不知道阻焊开窗的意义,按照我的理解,应该是所有的过孔都不开窗的。
注解2:
关于热焊盘,我的理解是:
热焊盘只与铺铜有关,如果不可能出现铺铜,就不要去管了。
对于POE/安规的VIA,我觉得可以用专用的VIA器件来做。
这样可以比较好控制。
注解3:
对于其余的通用的过孔,一律采用10/20/35来做。
也就是PADS中的STANDVIA。
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- PCB 设计 中的