PCB中的过孔

PCB中的过孔对高速电路设计的主要影响是其产生的寄生电容与寄生电感。


过孔的寄生电容

设过孔阻焊区直径为D2,焊盘直径为D1,PCB厚度为T,板基材介电常数为e,则过孔寄生电容大小近似为

C=1.41eTD1/(D2-D1)

若PCB厚50mil,孔焊盘直径20mil(钻孔10mil),阻焊区直径40mil,则寄生电容大小大致为C=0.31pF,这部分电容引起的上升时间变化大致为

Ts=2.2C(Z0/2)=2.2 x 0.31 x (50/2) = 17.05ps

过孔的寄生电容主要影响是延长了信号的上升时间,在布线中多次使用过孔切换布线层,则要考虑过孔对信号上升时间的影响。


过孔的寄生电感

过孔寄生串联电感会消弱旁路电容的贡献,减弱整个系统的滤波效用

其电感近似计算公式为

L = 5.8h[ln(4h/d)+1]

仍以上面的例子,可计算过孔电感为

L = 5.08 x 0.050 [ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015 nH

若信号上升时间为1 ns,则其等效阻抗为XL=pi*L/Ts=3.19Ω,这种阻抗在高频电路中已经不可忽略。


参考文献

1. 周润景等,Cadence高速电路板设计与仿真(第4版)——信号与电源完整性分析.



### PCB过孔标识的含义及解释 在PCB设计中,过孔(Via)是连接不同层之间导电路径的重要组成部分。过孔标识通常用于明确过孔的功能、位置以及制造要求,确保设计与生产之间的沟通无误。 #### 1. 过孔的基本定义 过孔是一种贯穿多层PCB板的金属化孔,用于实现不同层之间的电气连接[^1]。根据功能和结构的不同,过孔可以分为盲孔(Blind Via)、埋孔(Buried Via)和通孔(Through Hole)。每种类型的过孔都有其特定的应用场景和制造工艺要求。 #### 2. 过孔标识的作用 过孔标识通常出现在设计文件或制造说明中,目的是为了明确以下几点: - **过孔类型**:标明过孔是通孔、盲孔还是埋孔。 - **过孔尺寸**:包括孔径(Drill Size)和盘尺寸(Pad Size)。 - **表面处理要求**:如是否需要盖油(Solder Mask Over Bare Copper, SMB)或开窗(Solder Mask Opening, SMO)[^2]。 - **电气特性**:某些过孔可能具有特殊的电气功能,例如电源过孔或接地过孔。 #### 3. 常见的过孔标识及其含义 以下是几种常见的过孔标识及其解释: - **NPTH(Non-Plated Through Hole)** 非镀铜通孔,通常用于机械固定或其他非电气连接用途。这类过孔不参与电路的电气连接[^4]。 - **PTH(Plated Through Hole)** 镀铜通孔,用于实现不同层之间的电气连接。PTH过孔PCB中最常见的类型之一。 - **SMB(Solder Mask Bridge)** 表示过孔周围不需要开窗,绿油会覆盖整个过孔域,防止锡渗入过孔[^2]。 - **SMO(Solder Mask Opening)** 表示过孔周围需要开窗,即绿油不会覆盖过孔域,以便于接或其他操作[^4]。 - **VIA_XYZ** 通常用于标识特定功能的过孔,例如“VIA_PWR”表示电源过孔,“VIA_GND”表示接地过孔。这种命名方式有助于快速识别过孔的功能[^5]。 #### 4. 过孔标识的实际应用 在实际设计中,过孔标识不仅影响PCB的功能实现,还会影响制造成本和工艺难度。例如: - 盲孔和埋孔的制造成本较高,因此通常仅在高密度设计中使用。 - 如果设计文件中未明确标注过孔的盖油或开窗要求,可能导致生产过程中出现错误,例如将需要盖油的过孔误做成开窗[^2]。 #### 5. 注意事项 在设计阶段,必须确保过孔标识清晰准确,避免因误解导致的生产问题。例如,若设计文件中未明确分PTH和NPTH过孔,可能会导致不必要的镀铜工序,增加成本和时间。 ```python # 示例代码:Altium Designer 中设置过孔属性 via = pcb.new_via(x=10, y=20, drill=0.3, pad=0.6) via.set_property("SolderMask", "SMB") # 设置为盖油 ```
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