高精密线路板中的过孔问题及设计要求

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高精密线路板设计中，往往需要使用多层印刷线路板，而过孔是多层印刷线路板设计中的一个重要因素。接下来，中京(香港)有限公司就和大家一起说说有关高精密线路板中的过孔问题及设计要求。
高精密线路板中的过孔问题
高精密线路板中，信号从某层互连先传输到另一层互连线是需要通过过孔来实现连接的，尽管如此，在高精密线路板中设计过孔，需要考虑以下几点：
当频率低于1GHz时，过孔能起到很好的连接作用，而它的寄生电容、电感可以忽略。
当频率高于1GHz后，过孔在传输路径上表现为阻抗不连续的断点，产生信号反射、延时、衰减等寄生效应，从而影响信号的完整性。
另外，当信号通过过孔传输至另一层时，信号线的参考层同时也作为过孔信号的返回路径，并且返回电流会通过电容耦合在参考层间流动，引起地弹等问题。
那么，过孔的类型有哪些?它们各有什么特点?
过孔一般分为三种：
盲孔： 位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路连接，孔的深度与孔径通常不超过一定比率。
埋孔： 位于印刷线路板内层的连接孔，不会延伸到线路板的表面。
通孔： 穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件的安装定位孔。由于通孔在工艺上更容易实现，成本较低，所以一般印刷线路板都会用到。
最后说说，关于高精密线路板的过孔设计：
设计高精密线路板时，看似简单的过孔往往会给电路设计带来很大的负面效应，为了减少过孔的寄生效应所带来的不利影响，设计印刷线路板应尽量遵循以下规则：
① 选择合适的过孔尺寸：
密度一般的高精密线路板，选用0.25mm/0.51mm/0.91mm(钻孔/ 焊盘/ POWER 隔离区)的过孔较好;
密度较高的高精密线路板，可使用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，则可考虑使用较大尺寸的过孔，以减小阻抗。
② Power隔离区越大越好，同时考虑高精密线路板上的过孔密度，一般为D1=D2+0.41。
③ 高精密线路板的信号走线尽量不换层，即尽量减少过孔。
④ 使用较薄的高精密线路板，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过孔，过孔和管脚之间的引线要越短越好，因为它们会导致电感增加，同时电源和地引线要尽可能粗，以减少阻抗。
⑥ 信号换层的过孔附近需放置一些接地过孔，以便为信号提供短距离回路。
此外，过孔长度同样是影响过孔电感的主要因素之一。
以往对用于顶、底层导通的过孔，它的长度会等于印刷线路板的厚度，随着层数不断增加，印刷线路板的厚度常常会达到5mm以上。
然而，在高精密印刷线路板设计中，为减小过孔带来的问题，过孔长度一般在2.0mm以内。若过孔长度大于2.0mm，通过增加过孔孔径，可在一定程度上提高过孔阻抗连续性;当过孔长度为1.0mm及以下，最佳过孔孔径为0.20-0.30mm。
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