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2021-04-04
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在介绍过孔无盘工艺之前，我们先来看一下正常过孔是怎么样的。
这是一个正常的过孔，钻孔、过孔焊环、反焊盘....拥有标准过孔的一切，相信大家已经熟悉的不能再熟悉。
过孔的贯通孔用于连接PCB的各层，而孔的焊环则负责将信号引出。周围的铜皮对于非相同网络过孔的避让距离就是反焊盘。
既然信号是由焊环引出，那么在不引出信号线的层，这个焊环是否可以去掉？
这里以一个六层板为例，假设我们的信号需要从顶层通过过孔传输到底层，那么必要的焊环就只有顶层和底层的焊环，中间的所有焊环都可以去掉。
再者，假设信号由顶层传输到第四层，那么必要的焊环就是顶层，第四层和底层。换言之，只有表层（顶层和底层）以及出线层的焊环是必须的，其余层的焊环都是可以删除的。
这种针对过孔多余焊环的处理办法，就叫作无盘工艺。
那么为什么要采用无盘工艺，好处是什么？
关于好处，我们首先从LAYOUT的角度来分析。
左边是我们没有采用无盘艺的情况下，两个过孔之间的走线，可以看见走线和过孔焊环非常靠近，有一定的风险。而右边则是采用了无盘工艺后的情况，此时走线距离孔的间距大大增加，风险降低。
另外一个比较显著的优势在于内电层的敷铜，去掉多余焊环之后，之前很多铜皮无法铺过去的区域，也可以进行敷铜了。
无盘工艺的作用仅仅是降低PCB设计难度？肯定没这么简单，既然我们的公众号叫做PCB设计与信号完整性仿真，那么刚刚讲了PCB设计，接下来就要从信号完整性的角度去解释了。
由于过孔的特性，通常过孔的阻抗都是小于我们传输线阻抗50Ω的，当传输线阻抗与过孔阻抗不匹配，就会产生反射，导致我们S参数中看到的损耗增加。
道理都懂，可是这个和无盘工艺有什么关系？
为了理清这个关系，这里做了两个实验。
我们要让一个信号从固定叠层的六层板的顶层走到底层。
第一个是正常的过孔，孔径8MIL，焊环直径16MIL，反焊盘直径28MIL，普通的不能再普通。
将这个建模好的过孔导入HFSS进行仿真，查看TDR阻抗。
接下来我们要做第二个仿真实验。同样孔径8MIL，焊环直径16MIL，反焊盘直径28MIL，唯一不同的是这个过孔我们采用无盘工艺，删除掉了中间层多余的焊环。建模流程再走一遍，仿真保存结果。
将两个结果进行对比，可以看到采用无盘工艺后过孔阻抗由37.5提升到了41.5，更接近传输线阻抗50Ω，因此会有更小的反射，更好的信号质量。
实验已经做完，接下来就是要分析原因。首先要明白一个概念就是容性会导致阻抗降低，感性会导致阻抗上升。对于过孔这种阻抗偏低的实验对象，我们要做的就是降低过孔的容性以此来达到提升阻抗的目的。
道理明白后，那么剩下的就简单了。由于焊环的存在，焊环是金属，焊环外的铜皮也是金属，中间隔着反焊盘间隙的介质（X轴和Y轴方向）。根据初中学的知识，两个金属之间存在介质就会产生电容，于是容性就增加了。而这只是一方面，另一方面焊环和焊环之间也会产生电容（Z轴方向），多重功效加在一起就把我们的过孔阻抗给拉低了。
到这里无盘工艺的优势已经非常明显了，不管是设计的便利性，还是信号完整性都有优势。那么大家最后的担心的无非就是成本问题，使用无盘工艺会不会增加生产成本？
答案是：不存在的，放心用吧！
Allegro16.6设置方法如下（17.2可在层叠管理器中进行设置）：
本文转载自： PCB设计与信号完整性仿真（作者： 十四岁的十四）
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(mbbeetchina)
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