PCB中針對過孔進行無盤化設計的優(yōu)勢

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在介紹過孔無盤工藝之前，我們先來看一下正常過孔是怎么樣的。

這是一個正常的過孔，鉆孔、過孔焊環(huán)、反焊盤....擁有標準過孔的一切，相信大家已經(jīng)熟悉的不能再熟悉。

過孔的貫通孔用于連接PCB的各層，而孔的焊環(huán)則負責將信號引出。周圍的銅皮對于非相同網(wǎng)絡過孔的避讓距離就是反焊盤。

既然信號是由焊環(huán)引出，那么在不引出信號線的層，這個焊環(huán)是否可以去掉？

這里以一個六層板為例，假設我們的信號需要從頂層通過過孔傳輸?shù)降讓樱�那么必要的焊環(huán)就只有頂層和底層的焊環(huán)，中間的所有焊環(huán)都可以去掉。

再者，假設信號由頂層傳輸?shù)降谒膶�，那么必要的焊環(huán)就是頂層，第四層和底層。換言之，只有表層（頂層和底層）以及出線層的焊環(huán)是必須的，其余層的焊環(huán)都是可以刪除的。

這種針對過孔多余焊環(huán)的處理辦法，就叫作無盤工藝。

那么為什么要采用無盤工藝，好處是什么？

關于好處，我們首先從layout的角度來分析。

左邊是我們沒有采用無盤藝的情況下，兩個過孔之間的走線，可以看見走線和過孔焊環(huán)非�？拷�，有一定的風險。而右邊則是采用了無盤工藝后的情況，此時走線距離孔的間距大大增加，風險降低。

另外一個比較顯著的優(yōu)勢在于內(nèi)電層的敷銅，去掉多余焊環(huán)之后，之前很多銅皮無法鋪過去的區(qū)域，也可以進行敷銅了

無盤工藝的作用僅僅是降低pcb設計難度？肯定沒這么簡單，既然我們的公眾號叫做PCB設計與信號完整性仿真，那么剛剛講了PCB設計，接下來就要從信號完整性的角度去解釋了。

由于過孔的特性，通常過孔的阻抗都是小于我們傳輸線阻抗50Ω的，當傳輸線阻抗與過孔阻抗不匹配，就會產(chǎn)生反射，導致我們S參數(shù)中看到的損耗增加。

道理都懂，可是這個和無盤工藝有什么關系？

為了理清這個關系，這里做了兩個實驗。

我們要讓一個信號從固定疊層的六層板的頂層走到底層。

第一個是正常的過孔，孔徑8MIL，焊環(huán)直徑16MIL，反焊盤直徑28MIL，普通的不能再普通。

將這個建模好的過孔導入HFSS進行仿真，查看TDR阻抗。

接下來我們要做第二個仿真實驗。同樣孔徑8MIL，焊環(huán)直徑16MIL，反焊盤直徑28MIL，唯一不同的是這個過孔我們采用無盤工藝，刪除掉了中間層多余的焊環(huán)。建模流程再走一遍，仿真保存結果。

將兩個結果進行對比，可以看到采用無盤工藝后過孔阻抗由37.5提升到了41.5，更接近傳輸線阻抗50Ω，因此會有更小的反射，更好的信號質(zhì)量。

實驗已經(jīng)做完，接下來就是要分析原因。首先要明白一個概念就是容性會導致阻抗降低，感性會導致阻抗上升。對于過孔這種阻抗偏低的實驗對象，我們要做的就是降低過孔的容性以此來達到提升阻抗的目的。

道理明白后，那么剩下的就簡單了。由于焊環(huán)的存在，焊環(huán)是金屬，焊環(huán)外的銅皮也是金屬，中間隔著反焊盤間隙的介質(zhì)（X軸和Y軸方向）。根據(jù)初中學的知識，兩個金屬之間存在介質(zhì)就會產(chǎn)生電容，于是容性就增加了。而這只是一方面，另一方面焊環(huán)和焊環(huán)之間也會產(chǎn)生電容（Z軸方向），多重功效加在一起就把我們的過孔阻抗給拉低了。

到這里無盤工藝的優(yōu)勢已經(jīng)非常明顯了，不管是設計的便利性，還是信號完整性都有優(yōu)勢。那么大家最后的擔心的無非就是成本問題，使用無盤工藝會不會增加生產(chǎn)成本？

答案是：不存在的，放心用吧！

來源：公眾號：PCB設計與信號完整性仿真    作者：十四