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关于PCB过孔通常被忽视的几个细节

关于PCB过孔通常被忽视的几个细节

  • 分类:公司动态
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  • 来源:
  • 发布时间:2024-08-23
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【概要描述】  特别是在过孔密度较大的情况下,可能会造成断槽而使铜层上的电路隔离开来。为了解决这个问题,除了移动过孔的位置外,我们还可以考虑减小PCB过孔在铜层上的焊盘尺寸。

关于PCB过孔通常被忽视的几个细节

【概要描述】  特别是在过孔密度较大的情况下,可能会造成断槽而使铜层上的电路隔离开来。为了解决这个问题,除了移动过孔的位置外,我们还可以考虑减小PCB过孔在铜层上的焊盘尺寸。

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  过孔是多层 PCB 的关键部件之一,用于实现 PCB 不同层之间的电气连接。本文介绍了设计 PCB过孔时应注意的一些事项。

  PCB过孔按其功能可分为两类,一类是作为层与层之间的电气连接,另一类是作为器件的固定或定位。

  从工艺上来说,PCB的过孔一般分为盲孔、埋孔、通孔三类。

  1、盲孔

  孔位于PCB的顶面和底面,用于连接表层电路与内层电路。另外,孔的深度通常不超过一定的比例(孔径)。

  2、埋孔(Buried Via)

  是指位于PCB内层的连接孔,没有延伸至电路板表面。

  以上两种孔均位于电路板的内层,在压合前均采用通孔成型工艺完成,且通孔加工过程中可能会重叠多层内层。

  3.通孔过孔

  这种PCB过孔贯穿整个电路板,可用于内部互连或作为元器件的安装位置。由于通孔在工艺上更容易制作且成本较低,因此大多数PCB制造商经常使用它来代替其他两种类型的PCB过孔。

  PCB 过孔尺寸

  从设计角度来说,PCB过孔主要由两部分组成,一部分是中间的钻孔,一部分是钻孔周围的焊盘区域,这两部分的大小决定了PCB过孔的大小。

  显然,在高速、高密度PCB设计中,设计人员始终认为PCB过孔应该尽可能的小,这样板上才能留出更多的布线空间,而且过孔越小,其本身的寄生电容就越小,更适合高速电路。

  但过孔尺寸的减小也导致成本的上升,过孔尺寸也不是无限制减小的,受钻孔和电镀工艺的影响,PCB过孔越小,钻孔时间越长,越容易偏离中心位置,当过孔深度超过钻孔直径的6倍时,很难保证过孔壁均匀镀铜。

  比如普通的6层PCB的厚度(通孔深度)为50Mil,那么PCB厂家提供的钻孔直径一般情况下只能达到8Mil。

  随着激光钻孔技术的发展,钻孔的尺寸也可以越来越小,一般将直径小于等于6Mil的PCB过孔称为微过孔,常用于HDI(高密度互连)设计中。该技术可以让PCB过孔直接布置在焊盘上(Via-in-pad),大大提高电路性能,节省布线空间。

  过孔是传输线上不连续的阻抗断点,会引起信号的反射。一般情况下,PCB过孔的等效阻抗比传输线的等效阻抗低12%左右。例如,50欧姆的传输线经过PCB过孔后,阻抗一般会下降6欧姆。

  过孔的寄生电感

  同样,PCB过孔中既有寄生电感,又有寄生电容。在高速数字电路设计中,过孔寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响,其寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献,削弱整个电源系统的滤波作用。

  我们可以用以下公式简单计算过孔的近似寄生电感:

  L=5.08h[ln(4h/d)+1]

  高速PCB中的过孔设计

  通过以上对过孔寄生特性的分析,可以明显发现,在高速PCB设计中,即使是简单的过孔也常常会给PCB设计带来很大的负面影响带来很大的负面影响。

  为了减少PCB过孔寄生效应带来的不良影响,请注意以下几点。

  1、从成本和信号质量的角度考虑,选择合理尺寸的PCB过孔。

  例如6-10层的内存模块PCB设计,最好使用10/20Mil(钻孔/焊盘)过孔,对于一些高密度、小尺寸的板子,可以尝试使用8/18Mil的过孔。

  在目前的技术条件下,很难使用较小尺寸的过孔,对于电源或地过孔,可以考虑使用较大尺寸以降低阻抗。

  2、从上面讨论的两个公式可以得出结论,使用更薄的PCB板有利于降低PCB过孔的两个寄生参数。

  3、电源和地的引脚应该就近钻孔。

  另外过孔与引脚之间的走线要尽量短,这样可以增加电感量,同时电源、地的走线要尽量粗,以减少阻抗。

  4. 尽量不要改变 PCB 上信号走线的层。换句话说,尽量减少不必要的过孔。

  5. 在信号换层的过孔附近放置一些接地过孔,为信号提供闭环。甚至可以在PCB上放置大量冗余的接地过孔。

  上面讨论的过孔模型是每层都有焊盘的情况,有时,我们可以减少甚至去掉某些层的PCB​​焊盘。

  特别是在过孔密度较大的情况下,可能会造成断槽而使铜层上的电路隔离开来。为了解决这个问题,除了移动过孔的位置外,我们还可以考虑减小PCB过孔在铜层上的焊盘尺寸。

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