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小编科普一下有关过孔的相关知识

冬至配饺子 来源:信号完整性学习之路 作者:广元兄 2022-08-10 17:40 次阅读

这里所说的过孔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。

过孔形状

通孔内径通常有0.2mm、0.25mm和0.3mm,针对不同类产品,会有不同的选择。比如0.3047/0.5588/0.8128 (drill/pad/antipad)。

pYYBAGLze_SAZfZqAACCEJIsynk135.png

过孔排列

过孔的排列,更关注于相邻过孔转换之间的耦合,以此来确定缝合过孔的位置选择,保证信号的性能最优化。

·TX&RX避免靠近

·垂直打孔

·错列打孔

实际的版图设计中,不管什么打孔,都是建议保持一定距离,这是防止过孔垂直区域的串扰。

pYYBAGLzfAiAfJKNAACwZg7d_xU316.png

很多规范文件给出的建议值:差分过孔间距25~50mil,回流地孔的距离80~100mil

poYBAGLzfBuAFWSiAABL4YHb1N8999.png

根据相关的仿真结果给出反焊盘形状:椭圆形和8字形。

pYYBAGLzfDCAHd65AACEqQqFuds255.png

过孔影响因素:

pYYBAGLzfE2ANaHpAABMbcS5vVo628.pngpoYBAGLzfFWAL1qcAAETAuatMcA280.png

总结一下规律:

pYYBAGLzfGiAFI7yAADkcn2r9a4544.png

还有一个背钻(Back drill)的问题。

对于背钻,主要钻头尺寸完成厚度完成孔尺寸,关键区域的最小深度,最大背钻深度等由连接器供应商和 PCB 制造商指定,以最大限度地提高可靠性。

钻头的直径要大于通孔的孔直径,一般背钻孔径=钻孔直径+10mil。需要和对应的板厂对接生产工艺,根据加工钻孔的深度工艺公差水平在“不能破坏PCB孔与走线连接”的基础上保证“剩余Stub长度尽可能小”。这里面有个临界区,是指电镀通孔要求必须符合规范的区域。仅允许在非关键区域进行背钻。

什么时候考虑背钻?这个取决于芯片驱动能力,互连链路,信号速率等等。一般的经验是5Gbps速率的信号就需要考虑了。

pYYBAGLzfHqAFpfOAABK-JGSQTE786.png

当然,我也看过有的设计,在Stub残桩背钻处理和反焊盘的处理,做了一个取舍。简单来说,过孔背钻的处理解决的是反射的问题,反焊盘的处理解决的是阻抗突变的问题。但这里面其实还有EM问题。

poYBAGLzfJGAOEpPAACkEnPyZ_M963.png

PCB板的叠层和板材,对过孔的影响是不可忽略的,只不过这部分的因素就没有加入其中来展开。但我们在实际工作中,还是要注意叠层和板材对过孔以及版图设计的影响。

对过孔的定性,除了阻抗,还有其他参数,比如插入损耗、回波损耗、NEXT 和 FEXT,可以更全面了解过孔或过孔阵列的排序。

下面是几种过孔排列形式:

pYYBAGLzfKWAE2sIAADaq6zp0IQ707.png

相关仿真得出:红色标记处的参数最好。

还有一个需要注意的是:过孔表面镀铜,高速总线性能可能会受到表面粗糙度的影响,从而导致高频信号衰减,这里面除了铜箔类型,还有工艺的问题。

当然,除了所说的信号过孔,还有电源孔,除了考虑载流能力,还要考虑PDN 的影响。这样说来,过孔可琢磨的方向就更多了。


审核编辑:刘清

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