高速PCB設計中放置PCB通孔
在設計印刷電路板時，需要完成很多放置工作。首先，將需要放置所有原理圖符號。然后，它們可能會在原理圖完成之前被移動并重新放置很多次。進入布局后，將放置每個組件。并且與原理圖一樣，這些零件也將移動很多，以優(yōu)化布局以獲得好的電路性能和可制造性。
不過，還有一部分布局需要放置，而這些都是設計中的所有過孔。如果您從未想過將通孔添加為“放置”它們，那么您并不孤單。通孔通常被認為是走線工藝的一部分。水平走線直到遇到障礙物，然后向下走到下一層并垂直走線。但是，在高速設計中的過孔布置中，這種思維需要受到挑戰(zhàn)，因為過孔可能會對電路板的性能產生巨大影響。
設置高速PCB設計中的過孔
您可以做的好的事情之一就是幫助您將通孔放置在高速設計中，這是在您進入布局之前必須首先組織好自己。這意味著您將獲得針對任何類型的PCB布局所需的所有基礎知識的設計設置。您將要確保原理圖盡可能干凈和完整，并了解要在布局中使用的圖層堆疊。您還應該確保您的PCB足跡和其他庫零件是比較新的并且可以使用，并設置網格和其他設計參數。
PCB設計設置的另一部分是準備將在布局中使用的過孔。這些通常在PCB零件庫中可用，或者您可以在CAD工具中自己創(chuàng)建它們。您設置的通孔應與布局的不同網絡和設計約束條件相關聯(lián)，以便在適當的位置使用正確的通孔。高速PCB設計將需要混合使用不同尺寸和類型的通孔：
通孔：這是幾乎所有PCB布局上都使用的標準通孔類型，并鉆穿了從上到下的層，連接了整個PCB的所有層。您將需要較大的通孔通孔以進行電源和接地連接，而需要較小的通孔以進行常規(guī)信號路由。在某些情況下，您可能需要混合使用不同大小的通孔，具體取決于要布線的網絡的當前負載。
盲孔和埋孔：盲孔始于外層（頂部或底部），并終止于內層。另一方面，掩埋過孔在內層開始和停止。這些通孔的制造成本更高，但可能成為布線密集設計的重要組成部分。
微型通孔：可以通過激光鉆孔而不是使用常規(guī)鉆頭創(chuàng)建微型通孔，從而使其更小。這在高密度設計中非常重要。
用于扇出布線的通孔
一旦開始設計，您顯然必須先放置組件，然后才能進行布線，但是仍然需要牢記最終的布線和通孔樣式。您將要開始使用主要組件并將電路路徑分組在一起，然后在它們周圍添加較小的部分。放置去耦電容器時，請記住，將IC電源引腳連接到電路板另一側的電容器的過孔具有比兩部分都在同一側的電感大得多的電感。
放置通孔以將去耦電容器連接至IC只是您將要進行的逃逸布線的一部分。包括球柵陣列（BGA）在內的大多數所有表面安裝零件都需要在其上添加通孔，以訪問內層布線通道。這是為通孔使用設計網格的很大幫助：
使用寬的柵格進行通孔間距將允許它們之間有更大的布線通道。
過孔的位置應有策略地放置，以允許在不同方向上布線以及轉動大的走線總線。
與隨機放置的過孔相比，網格上與放置的組件對齊的過孔將提供更多的路由通道。
在某些情況下，一般遠離該器件布線，然后掉下通孔以避免阻塞布線通道。
從細間距BGA布線時，您可能必須使用較小的通孔，焊盤中的通孔或微通孔才能進入所有逸出布線。BGA焊盤中常規(guī)鉆孔的通孔對此非常有幫助，但將需要額外的制造步驟來完成防止焊料通過孔芯吸走。BGA焊盤中的微孔也很有幫助，但由于高密度PCB設計中的走線和空間公差很窄，因此對于制造商而言可能會更加困難。請記住，當您從高引腳數的器件（如BGA）中逃逸出布線時，重要的是您的通孔圖樣要留出內層布線通道的空間。
通孔和信號完整性
完成逸出布線后，就該開始以蝕刻方式將網絡連接在一起了，但是您仍然需要注意如何在高速設計中布線和放置過孔。我們都知道PCB上的走線具有電感，但過孔也具有電感。盡管通孔的長度與走線相比非常小，但仍可能會影響甚高頻線的信號完整性。因此，一般盡可能減少通孔的使用。這將幫助您避免任何額外的電感，長度或其他信號完整性問題，這些額外的過孔可能會導致高速或RF設計。有關在設計RF信號時要使用的一些好的實踐的更多信息。
高速設計中過孔放置的另一個問題是布線差分對。您將希望盡可能避免使用過孔，但這通常很難做到。當您確實在差分對中使用過孔時，請將過孔放在兩條走線上以使其相等。此外，在通孔周圍布線差分對時，請確保不要在通孔的兩側分開走線。兩條線需要保持在一起。
放置通孔進行逃逸布線或總線布線時，請注意不要在接地層中形成連續(xù)的空隙。防墊在平面上的重疊可能會產生一個插槽，如下圖所示。該空隙會阻塞通過平面的清晰信號返回路徑，導致返回信號四處游蕩，試圖找到返回的路徑。這樣阻塞返回路徑會導致電路板的電磁干擾（EMI）和信號完整性問題增加。有關設計良好的供電網絡（PDN）的更多有用信息。
高速PCB設計中的另一個過孔問題是過孔短截線。當使用將第1層連接到第2層的通孔過孔時，過孔仍將繼續(xù)延伸到板的另一側。多余的部分是線路上的存根，可能導致不希望的信號反射。這些存根可以通過稱為反鉆的制造工藝來消除，或者使用盲孔和掩埋過孔可以將過孔疊層限制在它所連接的層上。
高速PCB設計中的另一種有用的過孔技術是將“縫合”過孔放置在電路板上特定對象周圍或整個電路板輪廓周圍?？p合過孔所產生的法拉第籠效應通過防止任何板對象充當天線來幫助抑制板中潛在的EMI問題。同樣，通過將板的所有接地層與縫合過孔連接在一起，它可以幫助這些平面保持在相同的接地電位，這有助于提高信號完整性。
使用PCB設計CAD工具處理過孔
如您所見，通孔還有很多，而不僅僅是在高速設計中連接走線。您如何使用或不使用通孔可能會對設計最終的工作方式產生巨大影響。幸運的是，您的CAD工具可以為您提供創(chuàng)建，修改和管理通孔的方法，從而為您提供了很多幫助。您還可以使用網格，設計規(guī)則和約束來控制用于特定網，層或電路板區(qū)域的通孔。
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不過，還有一部分布局需要放置，而這些都是設計中的所有過孔。如果您從未想過將通孔添加為“放置”它們，那么您并不孤單。通孔通常被認為是走線工藝的一部分。水平走線直到遇到障礙物，然后向下走到下一層并垂直走線。但是，在高速設計中的過孔布置中，這種思維需要受到挑戰(zhàn)，因為過孔可能會對電路板的性能產生巨大影響。
設置高速PCB設計中的過孔
您可以做的好的事情之一就是幫助您將通孔放置在高速設計中，這是在您進入布局之前必須首先組織好自己。這意味著您將獲得針對任何類型的PCB布局所需的所有基礎知識的設計設置。您將要確保原理圖盡可能干凈和完整，并了解要在布局中使用的圖層堆疊。您還應該確保您的PCB足跡和其他庫零件是比較新的并且可以使用，并設置網格和其他設計參數。
PCB設計設置的另一部分是準備將在布局中使用的過孔。這些通常在PCB零件庫中可用，或者您可以在CAD工具中自己創(chuàng)建它們。您設置的通孔應與布局的不同網絡和設計約束條件相關聯(lián)，以便在適當的位置使用正確的通孔。高速PCB設計將需要混合使用不同尺寸和類型的通孔：
通孔：這是幾乎所有PCB布局上都使用的標準通孔類型，并鉆穿了從上到下的層，連接了整個PCB的所有層。您將需要較大的通孔通孔以進行電源和接地連接，而需要較小的通孔以進行常規(guī)信號路由。在某些情況下，您可能需要混合使用不同大小的通孔，具體取決于要布線的網絡的當前負載。
盲孔和埋孔：盲孔始于外層（頂部或底部），并終止于內層。另一方面，掩埋過孔在內層開始和停止。這些通孔的制造成本更高，但可能成為布線密集設計的重要組成部分。
微型通孔：可以通過激光鉆孔而不是使用常規(guī)鉆頭創(chuàng)建微型通孔，從而使其更小。這在高密度設計中非常重要。
用于扇出布線的通孔
一旦開始設計，您顯然必須先放置組件，然后才能進行布線，但是仍然需要牢記最終的布線和通孔樣式。您將要開始使用主要組件并將電路路徑分組在一起，然后在它們周圍添加較小的部分。放置去耦電容器時，請記住，將IC電源引腳連接到電路板另一側的電容器的過孔具有比兩部分都在同一側的電感大得多的電感。
放置通孔以將去耦電容器連接至IC只是您將要進行的逃逸布線的一部分。包括球柵陣列（BGA）在內的大多數所有表面安裝零件都需要在其上添加通孔，以訪問內層布線通道。這是為通孔使用設計網格的很大幫助：
使用寬的柵格進行通孔間距將允許它們之間有更大的布線通道。
過孔的位置應有策略地放置，以允許在不同方向上布線以及轉動大的走線總線。
與隨機放置的過孔相比，網格上與放置的組件對齊的過孔將提供更多的路由通道。
在某些情況下，一般遠離該器件布線，然后掉下通孔以避免阻塞布線通道。
從細間距BGA布線時，您可能必須使用較小的通孔，焊盤中的通孔或微通孔才能進入所有逸出布線。BGA焊盤中常規(guī)鉆孔的通孔對此非常有幫助，但將需要額外的制造步驟來完成防止焊料通過孔芯吸走。BGA焊盤中的微孔也很有幫助，但由于高密度PCB設計中的走線和空間公差很窄，因此對于制造商而言可能會更加困難。請記住，當您從高引腳數的器件（如BGA）中逃逸出布線時，重要的是您的通孔圖樣要留出內層布線通道的空間。
通孔和信號完整性
完成逸出布線后，就該開始以蝕刻方式將網絡連接在一起了，但是您仍然需要注意如何在高速設計中布線和放置過孔。我們都知道PCB上的走線具有電感，但過孔也具有電感。盡管通孔的長度與走線相比非常小，但仍可能會影響甚高頻線的信號完整性。因此，一般盡可能減少通孔的使用。這將幫助您避免任何額外的電感，長度或其他信號完整性問題，這些額外的過孔可能會導致高速或RF設計。有關在設計RF信號時要使用的一些好的實踐的更多信息。
高速設計中過孔放置的另一個問題是布線差分對。您將希望盡可能避免使用過孔，但這通常很難做到。當您確實在差分對中使用過孔時，請將過孔放在兩條走線上以使其相等。此外，在通孔周圍布線差分對時，請確保不要在通孔的兩側分開走線。兩條線需要保持在一起。
放置通孔進行逃逸布線或總線布線時，請注意不要在接地層中形成連續(xù)的空隙。防墊在平面上的重疊可能會產生一個插槽，如下圖所示。該空隙會阻塞通過平面的清晰信號返回路徑，導致返回信號四處游蕩，試圖找到返回的路徑。這樣阻塞返回路徑會導致電路板的電磁干擾（EMI）和信號完整性問題增加。有關設計良好的供電網絡（PDN）的更多有用信息。
高速PCB設計中的另一個過孔問題是過孔短截線。當使用將第1層連接到第2層的通孔過孔時，過孔仍將繼續(xù)延伸到板的另一側。多余的部分是線路上的存根，可能導致不希望的信號反射。這些存根可以通過稱為反鉆的制造工藝來消除，或者使用盲孔和掩埋過孔可以將過孔疊層限制在它所連接的層上。
高速PCB設計中的另一種有用的過孔技術是將“縫合”過孔放置在電路板上特定對象周圍或整個電路板輪廓周圍?？p合過孔所產生的法拉第籠效應通過防止任何板對象充當天線來幫助抑制板中潛在的EMI問題。同樣，通過將板的所有接地層與縫合過孔連接在一起，它可以幫助這些平面保持在相同的接地電位，這有助于提高信號完整性。
使用PCB設計CAD工具處理過孔
如您所見，通孔還有很多，而不僅僅是在高速設計中連接走線。您如何使用或不使用通孔可能會對設計最終的工作方式產生巨大影響。幸運的是，您的CAD工具可以為您提供創(chuàng)建，修改和管理通孔的方法，從而為您提供了很多幫助。您還可以使用網格，設計規(guī)則和約束來控制用于特定網，層或電路板區(qū)域的通孔。
豐樂壹博專業(yè)PCB設計、PCB Layout、PCBA一站式生產。
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