PC设计中的过孔.docx

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PC设计中的过孔

一.过孔的承载电流

上的传输线铜箔，其厚度一般为（）左右，而过孔内的铜箔厚度，一般都大于，所以展开看，铜箔厚度大于传输线。

而传输线打过孔时，传输线宽度一定会小于过孔直径，所以过孔的铜箔宽度也会显著的大于传输线宽度。

对传输线铜箔而言，厚度为时，线宽可通过电流是。

因此，对于信号过孔，承载电流能力的瓶颈不在过孔上面，而是在传输线上面。

对于电源过孔，一般的经验是对应一个过孔（，），如果以更安全的角度来看，一个（，）的过孔通过电流是绝对安全的，一个（）的过孔通过电流是绝对安全的。

二.过孔的寄生电容

过孔本身存在着对地的寄生电容，如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为,过孔焊盘的直径为板的厚度为,板基材介电常数为ε,则：

过孔的寄生电容大小公式为：

（近似）

ε（）

其中参数的单位是（：

：

计算结果单位）

寄生电容引起的信号上升时间变量值公式：

（％％）（）

计算结果为.

从计算公式可以看出：

过孔的寄生电容与过孔内径无关，与板厚成正比，与过孔外径成正比。

也就是说，过孔外径越大，寄生电容越大；板厚越大，寄生电容越大；与地层的绝缘距离设的越大，寄生电容越小。

过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。

举例来说，对于一块厚度为的板，如果使用内径为，焊盘直径为的过孔，焊盘与地铺铜区的距离为,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是：

（），这部分电容引起的上升时间变化量为：

（）（）。

从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。

板厚，过孔尺寸（ε）

过孔的寄生电容

板厚（），外径，绝缘直径

板厚（），外径，绝缘直径

板厚（），外径，绝缘直径

板厚（），外径，绝缘直径

表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：

[（）]

其中指过孔的电感（单位），是过孔的长度（对通孔就是板的厚度，单位），是中心钻孔的直径（即过孔的内径，单位）。

从计算公式可以看出：

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

板厚（），内径

板厚（），内径

板厚（），内径

表典型过孔的寄生电感

如果信号的上升时间是，那么其等效阻抗大小为：

π（）Ω。

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（）和电镀（）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倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。

比如，现在正常的一块层板的厚度（通孔深度）为左右，所以一般厂家能提供的钻孔直径最小只能达到。

建议普通设计中过孔不能小于，通常可以选用。

ε（）,[（）].

（）

延时

（）

延时

总体影响

基材介质ε（）

正比

板厚（）

正比

正比（大）

内径直径（）

反比（小）

外径直径（）

正比（小）

反焊盘直径（）

反比

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、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。

中设置

在中，推荐的设置是带有的数据的，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。

中，如果在焊盘中设置了，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。

设置以后，正片铺铜时，会按照这个参数进行避让。

设置以后，则在铺铜层会调用这个设置。

在非铺铜层时，还是会调用的设置。

有内径与外径，内径应该至少大于的内径，如果的外径设置小于了的外径，则是全连接（）。

这里着重有几点：

1.专为高速信号设计的过孔，，是需要与任何铜皮都保持比较大的安全间距的。

在层，可以通过设置该的来达到目的。

一般设置为。

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，故方面可以不设置（采用安全规则）。

2.专为安规设计的过孔，，是需要与任何铜皮都保持很大的安全间距的。

反焊盘一般设置为或更大。

，反焊盘一般设置为（噪声大）。

这种过孔可能与铜皮互联，也可能不互联。

3.专为高密度芯片设计的过孔，，是需要与铜皮保持良好的连接的。

所以对于的电源地过孔，应该采用全连接。

所以这种过孔的方面的数据，应该是全连接（）。

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

用于信号

用区域

用于默认区域

（）

特殊过孔

用区域

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于信号

用于区域

用于默认区域

电源用孔

用于区域

（）

特殊过孔

用于区域

特殊过孔

特殊过孔

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于默认区域

用于区域

用于默认区域

用于区域

特殊过孔

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

特殊过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于默认区域

用于默认区域

电源过孔

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

特殊过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于默认区域

用于默认区域

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于默认区域

专用过孔

特殊过孔

电源过孔

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于默认区域

用于默认区域

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

补充说明：

.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，常规不能大于。

.以上所有数据，图形为圆形，单位为

.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。

.有安规要求的单板，使用安规专用过孔，即：

*

六．设计中采用的过孔说明

过孔的可制造性

考虑到的可制造性，过孔内径最小为，。

对于芯片，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。

的：

焊盘直径大小，安全间距，线宽，过孔，必须使用盲埋孔，无法铺铜。

的：

焊盘直径大小，安全间距，线宽，过孔，无法正片铺铜。

的：

焊盘直径大小，安全间距，线宽，过孔，无法铺铜正片铺铜。

的：

焊盘直径大小（最大可到），安全间距，线宽，过孔，可全面积良好铺铜。

的：

焊盘直径大小（最大可以到），安全间距，线宽，过孔，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：

如果最严格器件为的，则采用的过孔：

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于信号

用区域

用于默认区域

特殊过孔

用区域

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

如果最严格的器件是的，则采用的过孔

名称

孔径

规则

焊盘

热焊盘

反焊盘

阻焊

开窗

简要说明

用于信号

用于区域

用于默认区域

电源用孔

用于区域

特殊过孔

用于区域

特殊过孔

特殊过孔

安规专用过孔

表－：

内径为的过孔

注解：

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：

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。

对于安规的，我觉得可以用专用的器件来做。

这样可以比较好控制。

注解：

对于其余的通用的过孔，一律采用来做。

也就是中的。