高速PCB设计中过孔的重要性分析

如果电路板是个人，那钻孔就是它的魂，特别是过孔，它是板子的魂魄。

在高速PCB的设计中，过孔设计是一个重要因素，并且过孔设计已成为制约高速PCB设计的关键因素之一，如处理不当可能会导致整个设计的失败。过孔是连接多层PCB中不同层走线的导体，低频的时候，过孔不会对信号传输产生影响，但随频率增加和信号上升时间的减小，过孔不能简单的被看成是电气连接，而必须考虑其对信号完整性的影响。由于过孔的寄生电容、电感的影响，一般过孔的等效阻抗比传输线低， 此时过孔在传输路径上表现为阻抗不连续的点，会产生信号的反射、延时、衰减等信号完整性问题。

听SI的大神们说 增大焊盘会导致孔的容性增大，从而造成阻抗降低，增大焊盘的会导致信号的回损变差。所以说缩小过孔的焊盘能提升过孔的阻抗。并且焊盘越小，阻抗越高。

当牛牛读到这句话的时候，他的脑海中突然灵光一现，他想到了一个提升过孔阻抗的方法，越想越高兴，越高兴越想找个人把这件事情分享出去。于是他想到了在E公司工作的老同学好朋友老舍友赵理工。

于是他给赵理工发了个微信图片。

然后附上一句话，理工，我找到了改变过孔阻抗的方法，并且这种效果我感觉特别好，今天注定是一个不平凡的日子。

赵理工一看这图片，就觉得有点异常，但是找不到异常在哪里。反正就是有点不对劲。

正在深思中的赵理工，突然感觉身后有一个人，他扭头一看，是大师兄。大师兄看着赵理工电脑屏幕上的图形，对着赵理工说：“理工，你能看出有什么异常吗，这个可是钻孔和焊盘大小是1：1，并且还连着路呢，如烟也过来看看，一起学习下。”

林如烟，从自己座位上起身来到了赵理工和大师兄的跟前。

林如烟瞪着一双美目，盯着屏幕一边看着，一边惊讶的说道：

“咦，大师兄，这PCB设计的焊盘和钻孔一样大，线路怎么连接呢？“

“是呀，如烟一下子看到了问题的所在，线路和钻孔是靠焊盘连接的。请看下图所示。“

孔位偏差和对位等因素导致的钻孔不在焊盘中间，但是最少要满足IPC的二级标准，否则会造成无法连接，出现开路的情况。如下图所示，虽然有连接，但是线路最窄处只有2mil，振动时也有开路的风险。

现在这个设计焊盘和钻孔一样大小，也就是说做出来后最好的状态为钻孔和焊盘完全生合，就是一个无环电镀孔。旁边的走线，无处连接，生产无法加工，开路是必须的。

IPC-A-6012D里面关于孔环的IPC验收的IPC标准。

“那我们正常的，正常的……钻孔焊环设计标准是多少呢……”赵理工磕磕巴巴的问题道。

大师兄说：“我们通常钻机加工的孔位公差为+/-3mil

如果要保证成品钻孔不破环，必须保证余环最小为2mil

也就是说焊盘最小的尺寸为单边5mil。

如果是过孔按IPC二级标准接受破环，最小的焊环宽度为4mil。

所以说如果客户设计的钻孔尺寸大小为12mil，那么焊盘的大小是多少呢

IPC二级标准为12mil+4mil+4mil=20mil

IPC三级标准为：12mil+5mil+5mil=22mil

赵理工听完大师兄的分析后，茅塞顿开，他赶紧在微信上给毛毛回了一个消息，毛毛你的这个设计，只能看看，不能实际生产。然后把大师兄分析的结果和毛毛又说一遍。

如果要满足IPC二级标准，焊盘的宽度最少比钻孔尺寸单边大4mil。

如果要满足IPC三级标准，焊盘的宽度最少比钻孔尺寸单边大5mil。

钻孔和焊盘尺寸做一样，有线路连接等于开路。

赵理工和毛毛说完后，突然好像想起了什么，一声不吭的打开了自己的电脑，他的屏幕上出现了一幅图。他点开焊盘的设置界面如下图所示。

“哎哟，赵理工，你还当人家毛毛的老师呢，你看你的焊盘设计16MIL，钻孔设置成12mil，你这个也破环了，并且是全破了。

赵理工听到林如烟的话，一下子从座位跳起来，一把拉着林如烟的小手，跑到办公室后面的黑影里。突如其来的变故，让林如烟懵了，她顺从的跟着赵理工，并且林如烟很主动的贴在墙上，然后闭上了眼睛。赵理工很骚包的一支手撑着墙，然后盯着林如烟那满是婴儿肥的脸，然后他低着头，嘴就慢慢的向林如烟的脸靠近。听着赵理工急促的呼吸声，林如烟心中如小鹿乱撞，脑袋里一片空白，空气中瞬间弥漫着暧昧的气息。突然赵理工动了，他一把拉开自己的夹克，把林如烟捂在里面。

“赵理工你要干什么，这里是办公室”林如烟一下子清醒过来了，然后猛推了赵理工一把。

“如烟你又想什么呢，你看我昨天新买的手表怎么样，带夜光的呢，你能看清时间不。”赵理工小说道。

“能，能，能看清……”林如因在夹克下面激动的说道，然后一把掀开赵理工的夹克，突然拉起赵理工的右手，照着他的手腕处就咬了上去。

“啊……。”，赵理工凄惨的叫声在办公室里面回荡。

”赵理工，你看我给你送的这个手表怎么样，这个是自带红光的，啥时候没红光了给我说一下，我再帮忙你加上去。“

赵理工看着手脖子上林如烟咬得红红牙印，再看看林如烟那笑眯眯的眼睛，就知道事不对，噌的一声就跑了，比兔子还快……

大家在平时的设计中，大家平时设计时，钻孔的孔环设计尺寸是多少，如过孔、元件孔，还有非金属化孔，我们分开来聊聊。
编辑：hfy