验货员论坛

 找回密码
 注册
搜索
查看: 1614|回复: 10
打印 上一主题 下一主题

PCB设计基本概念

[复制链接]
跳转到指定楼层
1#
发表于 2008-1-10 15:08:19 | 只看该作者 回帖奖励 |倒序浏览 |阅读模式
    1、“层(Layer) ”的概念

与字处理或其它许多软件中为实现图、文、色彩等的嵌套与合成而引入的“层”的概念有所同,Protel的“层”不是虚拟的,而是印刷板材料本身实实在在的各铜箔层。现今,由于电子线路的元件密集安装。防干扰和布线等特殊要求,一些较新的电子产品中所用的印刷板不仅有上下两面供走线,在板的中间还设有能被特殊加工的夹层铜箔,例如,现在的计算机主板所用的印板材料多在4层以上。这些层因加工相对较难而大多用于设置走线较为简单的电源布线层(如软件中的Ground DeverPower Dever),并常用大面积填充的办法来布线(如软件中的ExternaI P1a11eFill)。上下位置的表面层与中间各层需要连通的地方用软件中提到的所谓“过孔(Via)”来沟通。有了以上解释,就不难理解“多层焊盘”和“布线层设置”的有关概念了。举个简单的例子,不少人布线完成,到打印出来时方才发现很多连线的终端都没有焊盘,其实这是自己添加器件库时忽略了“层”的概念,没把自己绘制封装的焊盘特性定义为”多层(MuliiLayer)的缘故。要提醒的是,一旦选定了所用印板的层数,务必关闭那些未被使用的层,免得惹事生非走弯路。

  2、过孔(Via
  为连通各层之间的线路,在各层需要连通的导线的文汇处钻上一个公共孔,这就是过孔。工艺上在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属,用以连通中间各层需要连通的铜箔,而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状,可直接与上下两面的线路相通,也可不连。一般而言,设计线路时对过孔的处理有以下原则:(1)尽量少用过
孔,一旦选用了过孔,务必处理好它与周边各实体的间隙,特别是容易被忽视的中间各层与过孔不相连的线与过孔的间隙,如果是自动布线,可在“过孔数量最小化” ( Via Minimiz8tion)子菜单里选择“on”项来自动解决。(2)需要的载流量越大,所需的过孔尺寸越大,如电源层和地层与其它层联接所用的过孔就要大一些。

  3、丝印层(Overlay
  为方便电路的安装和维修等,在印刷板的上下两表面印刷上所需要的标志图案和文字代号等,例如元件标号和标称值、元件外廓形状和厂家标志、生产日期等等。不少初学者设计丝印层的有关内容时,只注意文字符号放置得整齐美观,忽略了实际制出的PCB效果。他们设计的印板上,字符不是被元件挡住就是侵入了助焊区域被抹赊,还有的把元件标号打在相邻元件上,如此种种的设计都将会给装配和维修带来很大不便。正确的丝印层字符布置原则是:”不出歧义,见缝插针,美观大方”。

评分

参与人数 2金币 +15 威望 +30 收起 理由
hung + 10 + 20 你太有才了
celiahe + 5 + 10 你太有才了

查看全部评分

2#
 楼主| 发表于 2008-1-10 15:11:08 | 只看该作者

4、SMD的特殊性

  Protel封装库内有大量SMD封装,即表面焊装器件。这类器件除体积小巧之外的最大特点是单面分布元引脚孔。因此,选用这类器件要定义好器件所在面,以免“丢失引脚(Missing Plns)”。另外,这类元件的有关文字标注只能随元件所在面放置。

  5、网格状填充区(External Plane )和填充区(Fill)
  正如两者的名字那样,网络状填充区是把大面积的铜箔处理成网状的,填充区仅是完整保留铜箔。初学者设计过程中在计算机上往往看不到二者的区别,实质上,只要你把图面放大后就一目了然了。正是由于平常不容易看出二者的区别,所以使用时更不注意对二者的区分,要强调的是,前者在电路特性上有较强的抑制高频干扰的作用,适用于需做大面积填充的地方,特别是把某些区域当做屏蔽区、分割区或大电流的电源线时尤为合适。后者多用于一般的线端部或转折区等需要小面积填充的地方。

  6、焊盘( Pad
  焊盘是PCB设计中最常接触也是最重要的概念,但初学者却容易忽视它的选择和修正,在设计中千篇一律地使用圆形焊盘。选择元件的焊盘类型要综合考虑该元件的形状、大小、布置形式、振动和受热情况、受力方向等因素。Protel在封装库中给出了一系列不同大小和形状的焊盘,如圆、方、八角、圆方和定位用焊盘等,但有时这还不够用,需要自己编辑。例如,对发热且受力较大、电流较大的焊盘,可自行设计成“泪滴状”,在大家熟悉的彩电PCB的行输出变压器引脚焊盘的设计中,不少厂家正是采用的这种形式。一般而言,自行编辑焊盘时除了以上所讲的以外,还要考虑以下原则:
  (1)形状上长短不一致时要考虑连线宽度与焊盘特定边长的大小差异不能过大;
  (2)需要在元件引角之间走线时选用长短不对称的焊盘往往事半功倍;
  (3)各元件焊盘孔的大小要按元件引脚粗细分别编辑确定,原则是孔的尺寸比引脚直径大02- 04毫米。

评分

参与人数 1金币 +10 威望 +20 收起 理由
hung + 10 + 20 你太有才了

查看全部评分

3#
 楼主| 发表于 2008-1-10 15:12:57 | 只看该作者
 7、各类膜(Mask
   这些膜不仅是PcB制作工艺过程中必不可少的,而且更是元件焊装的必要条件。按“膜”所处的位置及其作用,“膜”可分为元件面(或焊接面)助焊膜(TOp or Bottom 和元件面(或焊接面)阻焊膜(TOp or BottomPaste Mask)两类。 顾名思义,助焊膜是涂于焊盘上,提高可焊性能的一层膜,也就是在绿色板子上比焊盘略大的各浅色圆斑。阻焊膜的情况正好相反,为了使制成的板子适应波峰焊等焊接形式,要求板子上非焊盘处的铜箔不能粘锡,因此在焊盘以外的各部位都要涂覆一层涂料,用于阻止这些部位上锡。可见,这两种膜是一种互补关系。由此讨论,就不难确定菜单中
类似“solder Mask En1argement”等项目的设置了。

  8、飞线,飞线有两重含义:
  (1)自动布线时供观察用的类似橡皮筋的网络连线,在通过网络表调入元件并做了初步布局后,用“Show 命令就可以看到该布局下的网络连线的交叉状况,不断调整元件的位置使这种交叉最少,以获得最大的自动布线的布通率。这一步很重要,可以说是磨刀不误砍柴功,多花些时间,值!另外,自动布线结束,还有哪些网络尚未布通,也可通过该功能来查找。找出未布通网络之后,可用手工补偿,实在补偿不了就要用到“飞线”的第二层含义,就是在将来的印板上用导线连通这些网络。要交待的是,如果该电路板是大批量自动线生产,可将这种飞线视为0欧阻值、具有统一焊盘间距的电阻元
件来进行设计.

评分

参与人数 1金币 +10 威望 +20 收起 理由
hung + 10 + 20 你很热情

查看全部评分

4#
发表于 2008-1-10 15:31:56 | 只看该作者
LZ有心了
一会发了这么多贴
辛苦啦
有个不情之请:
可不可以把资料打个包传上来?
5#
发表于 2008-1-11 08:11:45 | 只看该作者
pcb設計注意事項
一.焊盤重疊
焊盤(除表面貼裝焊盤外)的重疊,也就是孔的重疊放置,在鑽孔時會因為在一處多鑽孔導致斷鑽頭、導線損傷。

二.圖形層的濫用
1. 違反常規設計,如元件面設計在BOTTOM層,焊接面設計在TOP,造成檔編輯時正反面錯誤。
2. PCB板內若有需銑的槽,要用KEEPOUT LAYER 或BOARD LAYER層畫出,不應用其他層面,避免誤銑或沒銑。

三.異型孔
若板內有異型孔,用KEEPOUT 層畫出一個與孔大小一樣的填充區即可。異形孔的長/寬比例應
2:1,寬度應>1.0mm,否則,鑽床在加工異型孔時極易斷鑽,造成加工困難。
四.字元的放置
1. 字元遮蓋焊盤SMD焊片,給印製板的通斷測試及元件的焊接帶來不便。
2. 字元設計的太小,造成絲網印刷的困難,使字元不夠清晰。

五.單面焊盤孔徑的設置
1. 單面焊盤一般不鑽孔,若鑽孔需標注,其孔徑應設計為零。如果設計了數值,這樣在產生鑽孔資料時,其位元就會鑽出孔,輕則會影響板面美觀,重則板子報廢。
2. 單面焊盤若要鑽孔就要做出特殊標注。

六.用填充區塊畫焊盤
用填充塊畫焊盤在設計線路時能夠通過DRC檢查,但對於加工是不行的,因此類焊盤不能直接生成阻焊資料,上阻焊劑時,該填充塊區域將被阻焊劑覆蓋,導致器件焊接困難。

七.設計中的填充塊太多或填充塊用極細的線填充
1. 產生光繪資料有丟失的現象,光繪資料不完全。
2. 因填充塊在光繪資料處理時是用線一條一條去畫的,因此產生的光繪資料量相當大,增加了資料處理難度。

八.表面貼裝器件焊盤太短
這是對於通斷測試而言,對於太密的表面貼裝器件,其兩腳之間的間距相當小,焊盤也相當細,安裝測試須上下(右左)交錯位置,如焊盤設計的太短,雖然不影響器件貼裝,但會使測試針錯不開位。

九.大面積網格的間距太小
組成大面積格線同線之間的邊緣太小(小於0.30mm),在印製過程中會造成短路。

十.大面積銅箔距外框的距離太近
大面積銅箔外框應至少保證0.20mm以上的間距,因在銑外形時如銑到銅箔上容易造成銅箔翹及由其引起焊劑脫落問題。

十一.外形邊框設計的不明確
有的客戶在KEEP LAYER 、BOARD LAYER、TOP OVER LAYER等都設計了外形線且這些外形線不重合,造成成型時很難判斷哪一條是外型線。

十二.線條的放置
兩個焊盤之間的連線,不要斷斷續續的畫,如果想加粗線條不要用線條來重複放置,直接改變線條WIDTH即可,這樣的話在修改線路的時候易修改。

评分

参与人数 1金币 +10 威望 +20 收起 理由
hung + 10 + 20 你很热情

查看全部评分

6#
发表于 2008-1-11 08:18:47 | 只看该作者
PCB設計幾點體會

                                     PCB設計幾點體會

    這是個牽涉面大的問題。拋開其他因素,僅就PCB設計環節來說,我有以下幾點體會,供參考:
1.要有合理的走向:如輸入/輸出,交流/直流,強/弱信號,高頻/低頻,高壓/低壓等...,它們的走向應該是呈線形的(或分離),不得相互交融。其目的是防止相互干擾。最好的走向是按直線,但一般不易實現,最不利的走向是環形,所幸的是可以設隔離帶來改善。對於是直流,小信號,低電壓PCB設計的要求可以低些。所以“合理”是相對的。
2.選擇好接地點:小小的接地點不知有多少工程技術人員對它做過多少論述,足見其重要性。一般情況下要求共點地,如:前向放大器的多條地線應匯合後再與幹線地相連等等...。現實中,因受各種限制很難完全辦到,但應盡力遵循。這個問題在實際中是相當靈活的。每個人都有自己的一套解決方案。如能針對具體的電路板來解釋就容易理解。
3.合理佈置電源濾波/退耦電容:一般在原理圖中僅畫出若干電源濾波/退耦電容,但未指出它們各自應接於何處。其實這些電容是為開關器件(門電路)或其他需要濾波/退耦的部件而設置的,佈置這些電容就應儘量靠近這些元部件,離得太遠就沒有作用了。有趣的是,當電源濾波/退耦電容佈置的合理時,接地點的問題就顯得不那麼明顯。
4.線條有講究:有條件做寬的線決不做細;高壓及高頻線應園滑,不得有尖銳的倒角,拐彎也不得採用直角。地線應儘量寬,最好使用大面積敷銅,這對接地點問題有相當大的改善。
5.有些問題雖然發生在後期製作中,但卻是PCB設計中帶來的,它們是:過線孔太多,沉銅工藝稍有不慎就會埋下隱患。所以,設計中應儘量減少過線孔。同向並行的線條密度太大,焊接時很容易連成一片。所以,線密度應視焊接工藝的水準來確定。焊點的距離太小,不利於人工焊接,只能以降低工效來解決焊接品質。否則將留下隱患。所以,焊點的最小距離的確定應綜合考慮焊接人員的素質和工效。
    焊盤或過線孔尺寸太小,或焊盤尺寸與鑽孔尺寸配合不當。前者對人工鑽孔不利,後者對數控鑽孔不利。容易將焊盤鑽成“c”形,重則鑽掉焊盤。導線太細,而大面積的未佈線區又沒有設置敷銅,容易造成腐蝕不均勻。即當未佈線區腐蝕完後,細導線很有可能腐蝕過頭,或似斷非斷,或完全斷。所以,設置敷銅的作用不僅僅是增大地線面積和抗干擾。以上諸多因素都會對電路板的品質和將來產品的可靠性大打折扣。我不是這方面的專業設計人員,不對的地方請指正。
7#
发表于 2008-1-11 08:24:30 | 只看该作者
PCB LAYOUT技術大全

                                    PCB LAYOUT技術大全

                                      PROTEL相關疑問
1.原理圖常見錯誤:
(1)ERC報告管腳沒有接入信號:
a. 創建封裝時給管腳定義了I/O屬性;
b.創建元件或放置元件時修改了不一致的grid屬性,管腳與線沒有連上;
c. 創建元件時pin方向反向,必須非pin name端連線。
(2)元件跑到圖紙界外:沒有在元件庫圖表紙中心創建元件。
(3)創建的工程檔網路表只能部分調入pcb:生成netlist時沒有選擇為global。
(4)當使用自己創建的多部分組成的元件時,千萬不要使用annotate.

2.PCB中常見錯誤:
(1)網路載入時報告NODE沒有找到:
a. 原理圖中的元件使用了pcb庫中沒有的封裝;
b. 原理圖中的元件使用了pcb庫中名稱不一致的封裝;
c. 原理圖中的元件使用了pcb庫中pin number不一致的封裝。如三極管:sch中pin number 為e,b,c, 而pcb中為1,2,3。

2)列印時總是不能列印到一頁紙上:
a. 創建pcb庫時沒有在原點;
b. 多次移動和旋轉了元件,pcb板界外有隱藏的字元。選擇顯示所有隱藏的字元, 縮小pcb, 然後移動字元到邊界內。

3)DRC報告網路被分成幾個部分:
表示這個網路沒有連通,看報告檔,使用選擇CONNECTED COPPER查找。
另外提醒朋友儘量使用WIN2000, 減少藍屏的機會;多幾次導出檔,做成新的DDB檔,減少檔尺寸和PROTEL僵死的機會。如果作較複雜得設計,儘量不要使用自動佈線。

    在PCB設計中,佈線是完成產品設計的重要步驟,可以說前面的準備工作都是為它而做的,在整個PCB中,以佈線的設計過程限定最高,技巧最細、工作量最大。PCB佈線有單面佈線、 雙面佈線及多層佈線。佈線的方式也有兩種:自動佈線及互動式佈線,在自動佈線之前,可以用互動式預先對要求比較嚴格的線進行佈線,輸入端與輸出端的邊線應避免相鄰平行, 以免產生反射干擾。必要時應加地線隔離,兩相鄰層的佈線要互相垂直,平行容易產生寄生耦合。
    自動佈線的布通率,依賴於良好的佈局,佈線規則可以預先設定,包括走線的彎曲次數、導通孔的數目、步進的數目等。一般先進行探索式布經線,快速地把短線連通, 然後進行迷宮式佈線,先把要布的連線進行全局的佈線路徑優化,它可以根據需要斷開已布的線。並試著重新再佈線,以改進總體效果。
    對目前高密度的PCB設計已感覺到貫通孔不太適應了,它浪費了許多寶貴的佈線通道,為解決這一矛盾,出現了盲孔和埋孔技術,它不僅完成了導通孔的作用, 還省出許多佈線通道使佈線過程完成得更加方便,更加流暢,更為完善,PCB 板的設計過程是一個複雜而又簡單的過程,要想很好地掌握它,還需廣大電子工程設計人員去自已體會, 才能得到其中的真諦。
8#
发表于 2008-1-11 08:26:01 | 只看该作者

2、設計流程
PCB的設計流程分為網表輸入、規則設置、元器件佈局、佈線、檢查、復查、輸出六個步驟.

2.1 網表輸入
    網表輸入有兩種方法,一種是使用PowerLogic的OLE PowerPCB Connection功能,選擇Send Netlist,應用OLE功能,可以隨時保持原理圖和PCB圖的一致,儘量減少出錯的可能。另一種方法是直接在PowerPCB中裝載網表,選擇File->Import,將原理圖生成的網表輸入進來。

2.2 規則設置
    如果在原理圖設計階段就已經把PCB的設計規則設置好的話,就不用再進行設置.
    這些規則了,因為輸入網表時,設計規則已隨網表輸入進PowerPCB了。如果修改了設計規則,必須同步原理圖,保證原理圖和PCB的一致。除了設計規則和層定義外,還有一些規則需要設置,比如Pad Stacks,需要修改標準過孔的大小。如果設計者新建了一個焊盤或過孔,一定要加上Layer 25。

注意:
     PCB設計規則、層定義、過孔設置、CAM輸出設置已經作成缺省啟動檔,名稱為Default.stp,網表輸入進來以後,按照設計的實際情況,把電源網路和地分配給電源層和地層,並設置其他高級規則。在所有的規則都設置好以後,在PowerLogic中,使用OLE PowerPCB Connection的Rules From PCB功能,更新原理圖中的規則設置,保證原理圖和PCB圖的規則一致。

2.3 元器件佈局
網表輸入以後,所有的元器件都會放在工作區的零點,重疊在一起,下一步的工作就是把這些元器件分開,按照一些規則擺放整齊,即元器件佈局。PowerPCB提供了兩種方法,手工佈局和自動佈局。

2.3.1 手工佈局
1. 工具印製板的結構尺寸畫出板邊(Board Outline)。
2. 將元器件分散(Disperse Components),元器件會排列在板邊的周圍。
3. 把元器件一個一個地移動、旋轉,放到板邊以內,按照一定的規則擺放整齊。

2.3.2 自動佈局
PowerPCB提供了自動佈局和自動的局部簇佈局,但對大多數的設計來說,效果並不理想,不推薦使用。

2.3.3 注意事項
a. 佈局的首要原則是保證佈線的布通率,移動器件時注意飛線的連接,把有連線關係的器件放在一起
b. 數位器件和模擬器件要分開,儘量遠離
c. 去耦電容儘量靠近器件的VCC
d. 放置器件時要考慮以後的焊接,不要太密集
e. 多使用軟體提供的Array和Union功能,提高佈局的效率

2.4 佈線
    佈線的方式也有兩種,手工佈線和自動佈線。PowerPCB提供的手工佈線功能十分強大,包括自動推擠、線上設計規則檢查(DRC),自動佈線由Specctra的佈線引擎進行,通常這兩種方法配合使用,常用的步驟是手工—自動—手工。

2.4.1 手工佈線
1. 自動佈線前,先用手工布一些重要的網路,比如高頻時鐘、主電源等,這些網路往往對走線距離、線寬、線間距、遮罩等有特殊的要求;另外一些特殊封裝,如BGA,自動佈線很難布得有規則,也要用手工佈線。
2. 自動佈線以後,還要用手工佈線對PCB的走線進行調整。

2.4.2 自動佈線
    手工佈線結束以後,剩下的網路就交給自動佈線器來自布。選擇Tools->SPECCTRA,啟動Specctra佈線器的介面,設置好DO檔,按Continue就啟動了Specctra佈線器自動佈線,結束後如果布通率為100%,那麼就可以進行手工調整佈線了;如果不到100%,說明佈局或手工佈線有問題,需要調整佈局或手工佈線,直至全部布通為止。

2.4.3 注意事項
a. 電源線和地線儘量加粗
b. 去耦電容儘量與VCC直接連接
c. 設置Specctra的DO檔時,首先添加Protect all wires命令,保護手工布的線不被自動佈線器重布
d. 如果有混合電源層,應該將該層定義為Split/mixed Plane,在佈線之前將其分割,布完線之後,使用Pour Manager的Plane Connect進行覆銅
e. 將所有的器件管腳設置為熱焊盤方式,做法是將Filter設為Pins,選中所有的管腳,修改屬性,在Thermal選項前打勾
f. 手動佈線時把DRC選項打開,使用動態佈線(Dynamic Route)

2.5 檢查
    檢查的專案有間距(Clearance)、連接性(Connectivity)、高速規則(High Speed)和電源層(Plane),這些項目可以選擇Tools->Verify Design進行。如果設置了高速規則,必須檢查,否則可以跳過這一項。檢查出錯誤,必須修改佈局和佈線。

注意:
    有些錯誤可以忽略,例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外,檢查間距時會出錯;另外每次修改過走線和過孔之後,都要重新覆銅一次。
9#
发表于 2008-1-11 08:31:54 | 只看该作者
2.6 復查
    復查根據“PCB檢查表”,內容包括設計規則,層定義、線寬、間距、焊盤、過孔設置;還要重點復查器件佈局的合理性,電源、地線網路的走線,高速時鐘網路的走線與遮罩,去耦電容的擺放和連接等。復查不合格,設計者要修改佈局和佈線,合格之後,復查者和設計者分別簽字。

2.7 設計輸出
    PCB設計可以輸出到印表機或輸出光繪檔。印表機可以把PCB分層列印,便於設計者和復查者檢查;光繪檔交給制板廠家,生產印製板。光繪文件的輸出十分重要,關係到這次設計的成敗,下面將著重說明輸出光繪文件的注意事項。

a. 需要輸出的層有佈線層(包括頂層、底層、中間佈線層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鑽孔檔(NC Drill)
b. 如果電源層設置為Split/Mixed,那麼在Add Document視窗的Document項選擇Routing,並且每次輸出光繪檔之前,都要對PCB圖使用Pour Manager的Plane Connect進行覆銅;如果設置為CAM Plane,則選擇Plane,在設置Layer項的時候,要把Layer25加上,在Layer25層中選擇Pads和Viasc. 在設備設置視窗(按Device Setup),將Aperture的值改為199
d. 在設置每層的Layer時,將Board Outline選上
e. 設置絲印層的Layer時,不要選擇Part Type,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line
f. 設置阻焊層的Layer時,選擇過孔表示過孔上不加阻焊,不選過孔表示家阻焊,視具體情況確定
g. 生成鑽孔檔時,使用PowerPCB的缺省設置,不要作任何改動。
h. 所有光繪檔輸出以後,用CAM350打開並列印,由設計者和復查者根據“PCB檢查表”檢查。
10#
发表于 2008-1-11 08:33:00 | 只看该作者
過孔
    過孔(via)是多層PCB的重要組成部分之一,鑽孔的費用通常占PCB制板費用的30%到40%。簡單的說來,PCB上的每一個孔都可以稱之為過孔。從作用上看,過孔可以分成兩類:一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說,這些過孔一般又分為三類,即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位於印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用於表層線路和下面的內層線路的連接,孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位於印刷線路板內層的連接孔,它不會延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位於線路板的內層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。第三種稱為通孔,這種孔穿過整個線路板,可用於實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由於通孔在工藝上更易於實現,成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔,沒有特殊說明的,均作為通孔考慮。
    從設計的角度來看,一個過孔主要由兩個部分組成,一是中間的鑽孔(drill hole),二是鑽孔周圍的焊盤區,見下圖。這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然,在高速,高密度的PCB設計時,設計者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的佈線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用於高速電路。但孔尺寸的減小同時帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鑽孔(drill)和電鍍(plating)等工藝技術的限制:孔越小,鑽孔需花費的時間越長,也越容易偏離中心位置;且當孔的深度超過鑽孔直徑的6倍時,就無法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,現在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右,所以PCB廠家能提供的鑽孔直徑最小只能達到8Mil。
二、過孔的寄生電容
    過孔本身存在著對地的寄生電容,如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過孔焊盤的直徑為D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常數為ε,則過孔的寄生電容大小近似於:

C=1.41εTD1/(D2-D1)
    過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間,降低了電路的速度。舉例來說,對於一塊厚度為50Mil的PCB板,如果使用內徑為10Mil,焊盤直徑為20Mil的過孔,焊盤與地鋪銅區的距離為32Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是:C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF,這部分電容引起的上升時間變化量為:T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。從這些數值可以看出,儘管單個過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯,但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換,設計者還是要慎重考慮的。
三、過孔的寄生電感
    同樣,過孔存在寄生電容的同時也存在著寄生電感,在高速數位電路的設計中,過孔的寄生電感帶來的危害往往大於寄生電容的影響。它的寄生串聯電感會削弱旁路電容的貢獻,減弱整個電源系統的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡單地計算一個過孔近似的寄生電感:

    L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指過孔的電感,h是過孔的長度,d是中心鑽孔的直徑。從式中可以看出,過孔的直徑對電感的影響較小,而對電感影響最大的是過孔的長度。仍然採用上面的例子,可以計算出過孔的電感為:L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信號的上升時間是1ns,那麼其等效阻抗大小為:XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經不能夠被忽略,特別要注意,旁路電容在連接電源層和地層的時候需要通過兩個過孔,這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。

评分

参与人数 1金币 +5 威望 +16 收起 理由
hung + 5 + 16 你很热情

查看全部评分

您需要登录后才可以回帖 登录 | 注册

本版积分规则

小黑屋|手机版|Archiver|外贸验货员网

GMT+8, 2025-4-21 03:16 , Processed in 0.050984 second(s), 19 queries , Gzip On.

Powered by Discuz! X3.2

© 2001-2013 Comsenz Inc.

快速回复 返回顶部 返回列表