抗垫对PCB设计信号完整性的影响分析

通孔 和焊盘上的防焊 垫是现代PCB设计中的一个争论点，围绕在多层PCB中使用这些元素的争论 被视为二元选择。像散热片，接地层裂口和正交布线一样，围绕着焊盘和过孔上的抗焊盘的争论被定为永远/永远不会发生的选择。借助当今的现代PCB，了解抗垫对信号完整性的影响非常重要 。

防垫和信号完整性

当涉及信号完整性时，请仔细阅读组件制造商的应用说明，并始终验证您从容易理解的概念中看到的内容。如果您查看某些组件的应用笔记，他们将建议将防垫板放置在着陆垫上，而无需解释。此外，不同的注释会准确地告诉您您应该使用的过孔抗焊盘直径，但这很容易使它脱离上下文。让我们仔细看看这两种情况，以及via / pad + antipad的结构如何导致 信号完整性问题。

如何为过孔及其反焊盘建模

每当您使用镀通孔在实体平面上过渡时，CAD工具都会根据您的间隙规则自动应用Via防垫。如果要通过平面层进行布线，则可以选择完全去除通孔周围的大部分平面，或者将通孔包围在剩余的导体中以创建防焊盘。无论发生什么情况，通孔壁和任何平面之间都必须有一些空隙，以防止短路。

在这一点上，如果您要通过实心平面布线，那么问题就不在于是否应该使用过孔防焊垫，还是要切掉过孔的焊盘，而是要使防焊盘延伸超过过孔焊盘和任何内部不起作用的焊盘多大 。像高速设计中的许多潜在问题一样，所有过孔都有寄生：

电感。 隔离中的通孔基本上是一个电感器，通孔的电感取决于通孔的纵横比。

电容。 周围存在平面会在过孔焊盘和接地之间产生一些寄生电容。

通孔末端和中间平面的每个焊盘会并联产生两个电容。当与电感器结合使用时，我们有一个标准的pi模型，描述了通孔及其反焊盘，如下所示。请注意，下面显示的电容方程式只是一个近似值，因为它不考虑边缘场。通孔电感方程也是一个近似值。

接下来发生的事情（就电气行为而言）取决于许多因素。首先，就像任何pi电路一样，CLC pi模型基本上是具有上述3 dB截止频率的低通滤波器。假设您想扩展Via + Antipad布置的带宽。在这种情况下，您需要减小长宽比（更短的通孔或更宽的镜筒直径），或减小焊盘平面焊盘的电容（较大的抗焊盘）。

在这里，您有一组难以平衡的选项。现代设计的功能越来越小，功能越来越紧凑，因此，宽高比可能会变得很大，3 dB的频率会降低并限制带宽。进入mmWave体制后，您还将 面临其他信号完整性挑战，其中包括通孔的布线。在这些频率下，额外的寄生效应将占主导地位，并导致互连的整体插入损耗。

着陆板上的防垫如何影响信号

将防垫板放置在着陆垫上涉及在组件上的垫板下方切掉一些接地平面。天线馈送线上的示例如下所示（焊盘+反焊盘以黄色圈出）。下图显示了蓝色接地平面区域中的防垫，并将其放置为多边形切口。

天线馈线上的防垫。

这样做有一个很好的理由，但是您不应该这样做，还有其他原因，它们在不同的频率和某些情况下会相互抵消。在上述情况下，放置防垫可消除一些寄生电容；信号携带的磁场然后仅通过边缘场耦合回到接地层。这是使用较小的平台的一种选择。

上面的示例有些人为的设计，如果不通过仿真进行验证，我不会在客户板上进行此操作 ，但是它说明了有关返回路径计划的一个要点。即使焊盘下方有一个接地切口，但仍然有一条清晰的返回路径通过附近的过孔和接地，因此在此过程中不会产生主要的阻抗不连续性。如果没有这样的帮助，则 由于大的返回路径，将导致明显的阻抗不连续性。
编辑：hfy