PCB过孔与电流关系

layout焊盘过孔大小的设计标准
1.   过孔的设置(适用于四层板，二层板，多层板)
孔的设置
过线孔
制成板的最小孔径定义取决于板厚度，板厚孔径比应小于 5--8。
孔径优选系列如下：
孔径： 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil
焊盘直径： 40mil 35mil 28mil 25mil 20mil
内层热焊盘尺寸： 50mil 45mil 40mil 35mil 30mil
板厚度与最小孔径的关系：
板厚： 3.0mm 2.5mm 2.0mm 1.6mm 1.0mm
最小孔径： 24mil 20mil 16mil 12mil 8mil
盲孔和埋孔 11
盲孔是连接表层和内层而不贯通整板的导通孔，埋孔是连接内层之间而在成
品板表层不可见的导通孔，这两类过孔尺寸设置可参考过线孔。
应用盲孔和埋孔设计时应对PCB加工流程有充分的认识，避免给PCB加工带
来不必要的问题，必要时要与PCB供应商协商。
测试孔
测试孔是指用于ICT测试目的的过孔，可以兼做导通孔，原则上孔径不限，焊盘直径应不小于25mil，测试孔之间中心距不小于50mil。
不推荐用元件焊接孔作为测试孔。
2.   PCB设计中格点的设置
合理的使用格点系统，能是我们在PCB设计中起到事半功倍的作用。但何谓合理呢?很多人认为格点设置的越小越好，其实不然，这里我们主要谈两个方面的问题：第一是设计不同阶段的格点选择，第二个针对布线的不同格点选择。
     设计的不同阶段需要进行不同的格点设置。在布局阶段可以选用大格点进行器件布局；对于IC、非定位接插件等大器件可以选用50～100mil的格点精度进行布局，而对于阻容和电感等无源小器件选用25mil的格点进行布局。大格点的精度有利于器件对齐和布局的美观。在有BGA的设计中，如果使1.27mm的BGA，那么Fanout时我们可以设置格点精度为25mil，这样有利于fanout的过孔正好打在四个管脚的中心位置；对于1.0mm和0 .8mm的BGA，我们最好使用mm单位进行布局，这样fanout的过孔可以很好的设置。对于其他IC的fanout同样建议用大格点的设计精度进行设计。我们建议 fanout的格点最好是50mil，甚至更大。如果能保证每两个过孔之间可以走线是最好的。
     在布线阶段的格点可以选择5mil（也不是一定的）。记住千万不要设置为1mil的布线格点，这样会使布线很繁琐，很费时间的。现在我们谈谈为什么在布线设计中推荐使用5mil（或其他的格点）的设计精度。通常确定设计格点的有两个因素：线宽的因素和线间距的因素，而为了我们在设计时精度和我们的设计相匹配，可以有如下一个简单的公式：(线宽＋线间距)/5=n，这里n必须为大于1的整数。从现实设计中，线宽＋线间距可以大于10。就以15为例进行说明。这样当线宽为6mil时，线间距为9mil；当线宽为7mil时，线间距为8mil。只有这样我们在设计调整时才可以用格点精度来保证设计规则的正确性。布线时的过孔格点最好也采用25mil以上。我们可以在ALLEGRO中通过大小格点的设置达到布线和过孔的格点不同。这样可以做到大过孔格点和小走线格点。当然，格点的设置还需要在实际应用中灵活把握。
3.   PCB焊盘过孔大小的设计标准
孔一般不小于0.6mm，因为小于0.6mm的孔开模冲孔时不易加工，通常情况下以金属引脚直径值加上0.2mm作为焊盘内孔直径，如电阻的金属引脚直径为0.5mm时，其焊盘内孔直径对应为0.7mm，焊盘直径取决于内孔直径，如下表：
孔直径(mm)    0.4 0.5 0.6 0.8 1.0 1.2 1.6 2.0
焊盘直径(mm) 1.5 1.5 2    2.5 3.0 3.5 4
对于超出上表范围的焊盘直径可用下列公式选取：
直径小于0.4mm的孔：D／d＝0.5～3
直径大于2mm的孔：D／d＝1.5～2
式中：（D－焊盘直径，d－内孔直径）
焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm ，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。
焊盘的开口：有些器件是在经过波峰焊后补焊的，但由于经过波峰焊后焊盘内孔被锡封住使器件无法插下去，解决办法是在印制板加工时对该焊盘开一小口，这样波峰焊时内孔就不会被封住，而且也不会影响正常的焊接。
焊盘补泪滴：当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。 相邻的焊盘要避免成锐角或大面积的铜箔，成锐角会造成波峰焊困难，而且有桥接的危险大面积铜箔因散热过快会导致不易焊接。
4.   线和孔径没有对应标准。不过线的标准是40MIL做分界，40以下4递减，40以上5递增。孔径是12－25差不多是最小的了，孔4递增，焊盘5递增。
PCB过孔相关资料（转）
于PCB layout上过孔:主要考虑的问题是,
信号上过孔造成的影响(信号的变形,过孔的容性感性问题)
PCB过孔
过孔（via）是多层PCB的重要组成部分之一，钻孔的费用通常占PCB制板费用的30%到40%。
简单的说来，PCB上的每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看，过孔可以分成两类：
一是用作各层间的电气连接；
二是用作器件的固定或定位。
如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。
盲孔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，孔的深度通常不超过一定的比率(孔径)。
埋孔是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。上述两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。
第三种称为通孔，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，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。以下所说的过孔，没有特殊说明的，均作为通孔考虑。
从设计的角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间的钻孔（drill hole）,二是钻孔周围的焊盘区，见下图。这两部分的尺寸大小决定了过孔的大小。很显然，在高速,高密度的PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。但孔尺寸的减小同时带来
了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制的减小，它受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术的限制：孔越小，钻孔需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且当孔的深度超过钻孔直径的6倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如，现在正常的一块6层PCB板的厚度（通孔深度）为50Mil左右，所以PCB厂家能提供的钻孔直径最小只能达到8Mil。
二、过孔的寄生电容
过孔本身存在着对地的寄生电容，如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于：C=1.41εTD1/(D2-D1)
过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。举例来说，对于一块厚度为50Mil的PCB板，如果使用内径为10Mil，焊盘直径为20Mil的过孔，焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF，这部分电容引起的上升时间变化量
为：T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。
三、过孔的寄生电感
同样，过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感：L=5.08h[ln(4h/d)+1]其中L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径。从式中可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子，可以计算出过孔的电感为：L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
四、高速PCB中的过孔设计
通过上面对过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：
1、从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内存模块PCB设计来说，选用10/20Mil（钻孔/焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸的板子，也可以尝试使用8/18Mil的过孔。目前技术条件下，很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗。
2、上面讨论的两个公式可以得出，使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。
3、PCB板上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
4、电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会
导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。
5、在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。当然，在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况，也有的时候，我们可以将某些层的焊盘减小甚至去掉。特别是在过孔密度非常大的情况下，可能会导致在铺铜层形成一个隔断回路的断槽，解决这样的问
题除了移动过孔的位置，我们还可以考虑将过孔在该铺铜层的焊盘尺寸减小。
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高速PCB 的过孔设计
摘要：在高速PCB 设计中，过孔设计是一个重要因素，它由孔、孔周围的焊盘区和POWER 层隔离区组成，通常分为盲孔、埋孔和通孔三类。在PCB 设计过程中通过对过孔的寄生电容和寄生电感分析，总结出高速PCB 过孔设计中的一些注意事项。
关键词：过孔；寄生电容；寄生电感；非穿导孔技术
      目前高速PCB 的设计在通信、计算机、图形图像处理等领域应用广泛，所有高科技附加值的电子产品设计都在追求低功耗、低电磁辐射、高可靠性、小型化、轻型化等特点，为了达到以上目标，在高速PCB 设计中，过孔设计是一个重要因素。
1、过孔
      过孔是多层PCB 设计中的一个重要因素，一个过孔主要由三部分组成，一是孔；二是孔周围的焊盘区；三是POWER 层隔离区。过孔的工艺过程是在过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成普通的焊盘形状，可直接与上下两面的线路相通，也可不连。过孔可以起到电气连接，固定或定位器件的作用。过孔示意图如图1 所示。

      过孔一般又分为三类：盲孔、埋孔和通孔。
      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。
      盲孔与埋孔两类孔都位于线路板的内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。
      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
      通孔。过孔的分类如图2 所示。

图2 过孔的分类
2、过孔的寄生电容
      过孔本身存在着对地的寄生电容，若过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2，过孔焊盘的直径为D1，PCB的厚度为T，板基材介电常数为ε，则过孔的寄生电容大小近似于：
             C =1.41εTD1/(D2-D1)
       过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度，电容值越小则影响越小。
3、过孔的寄生电感
      过孔本身就存在寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。过孔的寄生串联电感会削弱旁路电容的作用，减弱整个电源系统的滤波效用。若L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径，
过孔的寄生电感近似于：
             L=5.08h[ln(4h/d)+1]
      从式中可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。
4、非穿导孔技术
     非穿导孔包含盲孔和埋孔。
     在非穿导孔技术中，盲孔和埋孔的应用，可以极大地降低PCB的尺寸和质量，减少层数，提高电磁兼容性，增加电子产品特色，降低成本，同时也会使得设计工作更加简便快捷。在传统PCB设计和加工中，通孔会带来许多问题。首先它们占居大量的有效空间，其次大量的通孔密集一处也对多层PCB内层走线造成巨大障碍，这些通孔占去走线所需的空间，它们密集地穿过电源与地线层的表面，还会破坏电源地线层的阻抗特性，使电源地线层失效。且常规的机械法钻孔将是采用非穿导孔技术工作量的20倍。
     在PCB设计中，虽然焊盘、过孔的尺寸已逐渐减小，但如果板层厚度不按比例下降，将会导致通孔的纵横比增大，通孔的纵横比增大会降低可靠性。随着先进的激光打孔技术、等离子干腐蚀技术的成熟，应用非贯穿的小盲孔和小埋孔成为可能，若这些非穿导孔的孔直径为0.3mm，所带来的寄生参数是原先常规孔的1/10左右，提高了PCB的可靠性。
     由于采用非穿导孔技术，使得PCB上大的过孔会很少，因而可以为走线提供更多的空间。剩余空间可以用作大面积屏蔽用途，以改进EMI/RFI性能。同时更多的剩余空间还可以用于内层对器件和关键网线进行部分屏蔽，使其具有最佳电气性能。采用非穿导孔，可以更方便地进行器件引脚扇出，使得高密度引脚器件（如BGA 封装器件）很容易布线，缩短连线长度，满足高速电路时序要求。
5、普通PCB 中的过孔选择
     在普通PCB 设计中，过孔的寄生电容和寄生电感对PCB 设计的影响较小，对1-4层PCB 设计，一般选用0.36mm/0.61mm/1.02mm（钻孔/ 焊盘/POWER 隔离区）的过孔较好，一些特殊要求的信号线（如电源线、地线、时钟线等）可选用0.41mm/0.81mm/1.32mm 的过孔，也可根据实际选用其余尺寸的过孔。
6、高速PCB 中的过孔设计
     通过上面对过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB 设计中，看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：
（1）选择合理的过孔尺寸。对于多层一般密度的PCB 设计来说，选用0.25mm/0.51mm/0.91mm（钻孔/ 焊盘/ POWER 隔离区）的过孔较好；对于一些高密度的PCB 也可以使用0.20mm/0.46mm/0.86mm 的过孔，也可以尝试非穿导孔；对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗；
（2）POWER 隔离区越大越好，考虑PCB 上的过孔密度，一般为D1=D2+0.41；
（3）PCB 上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量减少过孔；
（4）使用较薄的PCB 有利于减小过孔的两种寄生参数；
（5）电源和地的管脚要就近做过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗；
（6）在信号换层的过孔附近放置一些接地过孔，以便为信号提供短距离回路。
     当然，在设计时还需具体问题具体分析。从成本和信号质量两方面综合考虑，在高速PCB 设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多的布线空间，此外，过孔越小，其自身的寄生电容也越小，更适合用于高速电路。在高密度PCB设计中，采用非穿导孔以及过孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，而且过孔的尺寸不可能无限制地减小，它受到PCB 厂家钻孔和电镀等工艺技术的限制，在高速PCB 的过孔设计中应给以均衡考虑。
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重要线路上还是将过孔的数量减到最少为最佳.