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過(guò)孔對(duì)信號(hào)傳輸?shù)挠绊?/h2>
時(shí)間2014/09/11
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過(guò)孔(via)是多層PCB重要組成部分之一,鉆孔費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用30%到40%。簡(jiǎn)單說(shuō)來(lái),PCB上每一個(gè)孔都可以稱之為過(guò)孔。從作用上看,過(guò)孔可以分成兩類:一是用作各層間電氣連接;二是用作器件固定或定位。如果從工藝制程上來(lái)說(shuō),這些過(guò)孔一般又分為三類,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷線路板頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面內(nèi)層線路連接,孔深度通常不超過(guò)一定比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內(nèi)層連接孔,它不會(huì)延伸到線路板表面。上述兩類孔都位于線路板內(nèi)層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過(guò)孔形成過(guò)程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱為通孔,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,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過(guò)孔。以下所說(shuō)過(guò)孔,沒(méi)有特殊說(shuō)明,均作為通孔考慮。

從設(shè)計(jì)角度來(lái)看,一個(gè)過(guò)孔主要由兩個(gè)部分組成,一是中間鉆孔(drill hole),二是鉆孔周圍焊盤區(qū)。這兩部分尺寸大小決定了過(guò)孔大小。很顯然,在高速,高密度PCB設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)者總是希望過(guò)孔越小越好,這樣板上可以留有更多布線空間,此外,過(guò)孔越小,其自身寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸減小同時(shí)帶來(lái)了成本增加,而且過(guò)孔尺寸不可能無(wú)限制減小,它受到鉆孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術(shù)限制:孔越小,鉆孔需花費(fèi)時(shí)間越長(zhǎng),也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔深度超過(guò)鉆孔直徑6倍時(shí),就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,如果一塊正常6層PCB板厚度(通孔深度)為50Mil,那么,一般條件下PCB廠家能提供鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil。隨著激光鉆孔技術(shù)發(fā)展,鉆孔尺寸也可以越來(lái)越小,一般直徑小于等于6Mils過(guò)孔,我們就稱為微孔。在HDI(高密度互連結(jié)構(gòu))設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到微孔,微孔技術(shù)可以允許過(guò)孔直接打在焊盤上(Via-in-pad),這大大提高了電路性能,節(jié)約了布線空間。

過(guò)孔在傳輸線上表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)斷點(diǎn),會(huì)造成信號(hào)反射。一般過(guò)孔等效阻抗比傳輸線低12%左右,比如50歐姆傳輸線在經(jīng)過(guò)過(guò)孔時(shí)阻抗會(huì)減小6歐姆(具體和過(guò)孔尺寸,板厚也有關(guān),不是絕對(duì)減小)。但過(guò)孔因?yàn)樽杩共贿B續(xù)而造成反射其實(shí)是微乎其微,其反射系數(shù)僅為:(44-50)/(44 50)=0.06,過(guò)孔產(chǎn)生問(wèn)題更多集中于寄生電容和電感影響。


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