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小編科普一下有關過孔的相關知識

冬至配餃子 ? 來源:信號完整性學習之路 ? 作者:廣元兄 ? 2022-08-10 17:40 ? 次閱讀

這里所說的過孔Via不是指HDI(High Density Interconnector)使用的盲埋孔,而是MLB更多使用的通孔PTH(Plated through hole) Via。

過孔形狀

通孔內徑通常有0.2mm、0.25mm和0.3mm,針對不同類產品,會有不同的選擇。比如0.3047/0.5588/0.8128 (drill/pad/antipad)。

pYYBAGLze_SAZfZqAACCEJIsynk135.png

過孔排列

過孔的排列,更關注于相鄰過孔轉換之間的耦合,以此來確定縫合過孔的位置選擇,保證信號的性能最優化。

·TX&RX避免靠近

·垂直打孔

·錯列打孔

實際的版圖設計中,不管什么打孔,都是建議保持一定距離,這是防止過孔垂直區域的串擾。

pYYBAGLzfAiAfJKNAACwZg7d_xU316.png

很多規范文件給出的建議值:差分過孔間距25~50mil,回流地孔的距離80~100mil

poYBAGLzfBuAFWSiAABL4YHb1N8999.png

根據相關的仿真結果給出反焊盤形狀:橢圓形和8字形。

pYYBAGLzfDCAHd65AACEqQqFuds255.png

過孔影響因素:

pYYBAGLzfE2ANaHpAABMbcS5vVo628.pngpoYBAGLzfFWAL1qcAAETAuatMcA280.png

總結一下規律:

pYYBAGLzfGiAFI7yAADkcn2r9a4544.png

還有一個背鉆(Back drill)的問題。

對于背鉆,主要鉆頭尺寸完成厚度完成孔尺寸,關鍵區域的最小深度,最大背鉆深度等由連接器供應商和 PCB 制造商指定,以最大限度地提高可靠性。

鉆頭的直徑要大于通孔的孔直徑,一般背鉆孔徑=鉆孔直徑+10mil。需要和對應的板廠對接生產工藝,根據加工鉆孔的深度工藝公差水平在“不能破壞PCB孔與走線連接”的基礎上保證“剩余Stub長度盡可能小”。這里面有個臨界區,是指電鍍通孔要求必須符合規范的區域。僅允許在非關鍵區域進行背鉆。

什么時候考慮背鉆?這個取決于芯片驅動能力,互連鏈路,信號速率等等。一般的經驗是5Gbps速率的信號就需要考慮了。

pYYBAGLzfHqAFpfOAABK-JGSQTE786.png

當然,我也看過有的設計,在Stub殘樁背鉆處理和反焊盤的處理,做了一個取舍。簡單來說,過孔背鉆的處理解決的是反射的問題,反焊盤的處理解決的是阻抗突變的問題。但這里面其實還有EM問題。

poYBAGLzfJGAOEpPAACkEnPyZ_M963.png

PCB板的疊層和板材,對過孔的影響是不可忽略的,只不過這部分的因素就沒有加入其中來展開。但我們在實際工作中,還是要注意疊層和板材對過孔以及版圖設計的影響。

對過孔的定性,除了阻抗,還有其他參數,比如插入損耗、回波損耗、NEXT 和 FEXT,可以更全面了解過孔或過孔陣列的排序。

下面是幾種過孔排列形式:

pYYBAGLzfKWAE2sIAADaq6zp0IQ707.png

相關仿真得出:紅色標記處的參數最好。

還有一個需要注意的是:過孔表面鍍銅,高速總線性能可能會受到表面粗糙度的影響,從而導致高頻信號衰減,這里面除了銅箔類型,還有工藝的問題。

當然,除了所說的信號過孔,還有電源孔,除了考慮載流能力,還要考慮PDN 的影響。這樣說來,過孔可琢磨的方向就更多了。


審核編輯:劉清

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