PCB过孔技术详解 PCB走线的阻抗设计

今天我们来聊聊PCB几个常见的技术。如果看完还有不明白的地方，可以扫描文末的二维码加入工程师交流群，跟行业大佬一起交流探讨。

01 PCB过孔技术

过孔一般又分为三类：通孔、盲孔和埋孔。

通孔：这种孔穿过整个线路板，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易于实现，成本较低，所以一般印制电路板均使用。

盲孔：指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的连接，孔的深度与孔径通常不超过一定的比率。

埋孔：指位于印刷线路板内层的连接孔，它不会延伸到线路板的表面。

高速PCB中过孔的影响：

高速PCB多层板中，信号从某层互连线传输到另一层互连线就需要通过过孔来实现连接，在频率低于1GHz时，过孔能起到一个很好的连接作用，其寄生电容、电感可以忽略。

当频率高于1 GHz后，过孔的寄生效应对信号完整性的影响就不能忽略，此时过孔在传输路径上表现为阻抗不连续的断点，会产生信号的反射、延时、衰减等信号完整性问题。

当信号通过过孔传输至另外一层时，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，并引起地弹等问题。

02 PCB的阶数

一阶板：一次压合即成，可以想像成最普通的板。

二阶板：两次压合，以盲埋孔的八层板为例，先做2-7层的板，压好，这时候2-7的通孔埋孔已经做好了，再加1层和8层压上去，打1-8的通孔，做成整板。

三阶板：比上面更复杂，先压3-6层，再加上2和7层，最后加上1到8层，一共要压合三次，一般厂家做不了，成本较高。

03 PCB的叠层结构

总的来说叠层设计主要要遵从两个规矩:

1. 每个走线层都必须有一个邻近的参考层(电源或地层)。

2. 邻近的主电源层和地层要保持最小间距,以提供较大的耦合电容。

对于如何选择设计用几层板和用什么方式的叠层，要根据板上信号网络的数量，器件密度，PIN密度，信号的频率，板的大小等许多因素。这些因素我们要综合考虑，信号网络的数量越多，器件密度越大，PIN密度越大，信号的频率越高的设计应尽量采用多层板设计。为得到好的EMI性能最好保证每个信号层都有自己的参考层。

04 PCB走线的阻抗设计

线路板中的导体会有各种信号的传递，为提高其传输速率而必须提高其频率，线路本身若因蚀刻，叠层厚度，导线宽度等不同因素，将会造成阻抗值的变化，使其信号失真，因此在高速线路板上的导体，其阻抗值应控制在某一范围之内，称为“阻抗控制”。

导线的阻抗由其感应和电容性电感、电阻和电导系数决定。影响PCB走线的阻抗因素主要有: 铜线的宽度、铜线的厚度、介质的介电常数、介质的厚度、焊盘的厚度、地线的路径、走线周边的走线等。

PCB 传输线路通常由一个导线、一个或多个参考层和绝缘材质组成。导线和板层构成了控制阻抗。PCB常常采用多层结构，并且控制阻抗也可以采用各种方式来构建。但是，无论使用什么方式，阻抗值都将由其物理结构和绝缘材料的电子特性决定：

1.信号导线的宽度和厚度；

2.导线两侧的内核或预填材质的高度；

3.导线和板层的配置；

4.内核和预填材质的绝缘常数。

审核编辑：汤梓红