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过孔对信号传输的影响

  过孔的基本概念

    过孔(Via)是多层PCB的重要组成部分之一,钻孔的费用一般占PCB制板费用的30%~40%。简单来说,PCB上的每一个孔都能够称为过孔。

    从作用上看,过孔能够分成两类:一是用于各层间的电气衔接;二是用于器材的固定或定位。如从工艺制程来说,这些过孔一般又分为三类,即盲孔(BlindVia)、埋孔(BuriedVia)和通孔(ThroughVia)。盲孔坐落PCB的顶层和底层外表,具有一定深度,用于表层线路和下面的内层线路的衔接,孔的深度一般不超过一定的比率(孔径)。埋孔是指坐落PCB内层的衔接孔,它不会延伸到PCB的外表。上述两类孔都坐落PCB的内层,层压前利用通孔成形工艺完结,在过孔形成过程中可能还会堆叠做好几个内层。通孔穿过整个PCB,可用于完成内部互连或作为元器材的安装定位孔。因为通子工艺上更易于完成,成本较低,所以绝大部分PCB均使用它,而较少选用另外两种过孔。以下所说的过孔,没有特殊阐明的,均作为通孔考虑。

    从规划的视点来看,一个过孔主要由两部分组成,一是中心钻孔(DrillHole),二是钻孔周围的悍盘区,如图1-9-1所示。这两部分的尺寸巨细决议了过孔的巨细。

过孔的结构


    图1-9-1过孔的结构
 

很显然,在高速、高密度的PCB规划中,规划者总是期望过孔越小越好,这样PCB上能够留有更多的布线空间。此外,过孔越小,其本身的寄生电容也越小,更适用于高速电路。但孔尺度的减小同时带来了本钱的増加,而且过孔的尺度不可能无约束地减小,它受到钻孔(Drill)和电镀(Plating)等工艺技能的约束:孔越小,钻孔需花费的时间越长,也越容易违背中心位置;且当孔的深度超越钻孔直径的6倍时,就无法确保孔壁能均匀镀铜。比如,如果一块正常的6层PCB的厚度(通孔深度)为50mil,那么,一般条件下PCB厂家能供给的钻孔直径最小只能达到8mil。跟着激光钻孔技能的发展,钻孔的尺度也能够越来越小,一般直径不大于6mil的过孔就称为微孔。在HDI(高密度互连结构)规划中经常使用到微孔,微孔技能能够允许过孔直接打在悍盘上(Via-in-Pad),这大大提高了电路性能,节约了布线空间。

    过孔在传输线上表现为阻抗不接连的断点,会形成信号的反射。一般过孔的等效阻抗比传输线低约12%,如50Ω的传输线在经过过孔时阻抗会减小6Ω(详细和过孔的尺度、板厚也有关,不是绝对减小)。但过孔由于阻抗不接连而形成的反射其实是微乎其微的,其反射系数仅为(50-44)/(44+50)≈0.06,过孔发生的问题更多地集中于寄生电容和电感的影响。