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电路板技术

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PCB设计与生产PCB板过孔技术介绍



3、过孔的寄生电感
过孔本身就存在寄生电感,在高速数字电路的设计中,过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。过孔的寄生串联电感会削弱旁路电容的作用,减弱整个电源系统的滤波效用。若L指过孔的电感,h是过孔的长度,d是中心钻孔的直径,过孔的寄生电感近似于:L=5.08h[ln(4h/d)+1] 从式中可以看出,过孔的直径对电感的影响较小,而对电感影响最大的是过孔的长度。 

4、非穿导孔技术
非穿导孔包含盲孔和埋孔;在非穿导孔技术中,盲孔和埋孔的应用,可以极大地降低PCB的尺寸和质量,减少层数,提高电磁兼容性,增加电子产品特色,降低成本,同时也会使得设计工作 更加简便快捷。在传统PCB设计和加工中,通孔会带来许多问题。首先它们占居大量的有效空间,其次大量的通孔密集一处也对多层PCB内层走线造成巨大障 碍,这些通孔占去走线所需的空间,它们密集地穿过电源与地线层的表面,还会破坏电源地线层的阻抗特性,使电源地线层失效。且常规的机械法钻孔将是采用非穿 导孔技术工作量的20倍。
在PCB设计中,虽然焊盘、过孔的尺寸已逐渐减小,但如果板层厚度不按比例下降,将会导致通孔的纵横比增大,通孔的纵横比增大会降低可靠性。随着先进的激 光打孔技术、等离子干腐蚀技术的成熟,应用非贯穿的小盲孔和小埋孔成为可能,若这些非穿导孔的孔直径为0.3mm,所带来的寄生参数是原先常规孔的 1/10左右,提高了PCB的可靠性。
由于采用非穿导孔技术,使得PCB上大的过孔会很少,因而可以为走线提供更多的空间。剩余空间可以用作大面积屏蔽用途,以改进EMI/RFI性能。同时更 多的剩余空间还可以用于内层对器件和关键网线进行部分屏蔽,使其具有最佳电气性能。采用非穿导孔,可以更方便地进行器件引脚扇出,使得高密度引脚器件(如 BGA 封装器件)很容易布线,缩短连线长度,满足高速电路时序要求。

5、普通PCB 中的过孔选择
在普通PCB 设计中,过孔的寄生电容和寄生电感对PCB 设计的影响较小,对1-4层PCB 设计,一般选用0.36mm/0.61mm/1.02mm(钻孔/ 焊盘/POWER 隔离区)的过孔较好,一些特殊要求的信号线(如电源线、地线、时钟线等)可选用0.41mm/0.81mm/1.32mm 的过孔,也可根据实际选用其余尺寸的过孔。

6、高速PCB 中的过孔设计
通过上面对过孔寄生特性的分析,我们可以看到,在高速PCB 设计中,看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响,在设计中可以尽量做到:
(1) 选择合理的过孔尺寸。对于多层一般密度的PCB 设计来说,选用0.25mm/0.51mm/0.91mm(钻孔/ 焊盘/ POWER 隔离区)的过孔较好;对于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的过孔,也可以尝试非穿导孔;对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸,以减小阻抗;
(2)POWER 隔离区越大越好,考虑PCB 上的过孔密度,一般为D1=D2+0.41;
(3)PCB 上的信号走线尽量不换层,也就是说尽量减少过孔;
(4)使用较薄的PCB 有利于减小过孔的两种寄生参数;
(5)电源和地的管脚要就近做过孔,过孔和管脚之间的引线越短越好,因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗,以减少阻抗;
(6)在信号换层的过孔附近放置一些接地过孔,以便为信号提供短距离回路。
当然,在设计时还需具体问题具体分析。从成本和信号质量两方面综合考虑,在高速PCB 设计时,设计者总是希望过孔越小越好,这样板上可以留有更多的布线空间,此外,过孔越小,其自身的寄生电容也越小,更适合用于高速电路。在高密度PCB设 计中,采用非穿导孔以及过孔尺寸的减小同时带来了成本的增加,而且过孔的尺寸不可能无限制地减小,它受到PCB 厂家钻孔和电镀等工艺技术的限制,在高速PCB 的过孔设计中应给以均衡考虑。

通过深圳市优路通电路板厂工程师的讲解,希望给PCB设计人员一个提示,当你们在设计电路板文件时尽量的要计算一下成本,这样设计的线路板图会更有价值!

[来源:www.pcbcj.com] [作者:PCB] [日期:09-05-21] [热度:]