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PCB設(shè)計(jì)輸出及過孔費(fèi)用

編輯:欣達(dá)電子   發(fā)表日期 : 2018-11-06   閱讀量:176

 a.需要輸出的層有布線層(包括頂層、底層、中間布線層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊),另外還要生成鉆孔文件( NC Drill).

  b.如果電源層設(shè)置為 Split/Mixed,那么在 Add document窗口的 Document項(xiàng)選擇 Routing,并且每次輸出光繪文件之前,都要對(duì)PCB圖使用 Pour Manager的Plane Connect進(jìn)行覆銅;如果設(shè)置為 CAM Plane,則選擇 Plane,在設(shè)置 Layer項(xiàng)的時(shí)候,要把 Layer25加上,在 Layer.25層中選擇Pads和Ⅴiasc。在設(shè)備設(shè)置窗口(按 Device Setup),將 Aperture的值改為l99.

  d.在設(shè)置每層的 Layer時(shí),將 Board outline選上。

  e.設(shè)置絲印層的 Layer時(shí),不要選擇 Part Type,選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line。

  f.設(shè)置阻焊層的 Layer時(shí),選擇過孔表示過孔上不加阻焊,不選過孔表示家阻焊,視具體情況確定。

  g.生成鉆孔文件時(shí),使用 PowerPCB的缺省設(shè)置,不要作任何改動(dòng)。

  h.所有光繪文件輸出以后,用CAM350打開并打印,由設(shè)計(jì)者和復(fù)查者根據(jù)PCB檢查表”檢查

  過孔(via)是多層PCB板的重要組成部分之一,鉆孔的費(fèi)用通常占PCB制板費(fèi)用的30%到40%。簡(jiǎn)單的說來,PCB上的每一個(gè)孔都可以稱之為過孔。從作用上看,過孔可以分成兩類:一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說,這些過孔一般又分為三類,即盲孔( blind via)、埋孔( buried via)和通孔( through via)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面,具有一定深度,用于表層線路和下面的內(nèi)層線路的連接,孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內(nèi)層的連接孔,它不會(huì)延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內(nèi)層,層壓前利用通孔成型工藝完成,在過孔形成過程中可能還會(huì)重疊做好幾個(gè)內(nèi)層。第三種稱為通孔,這種孔穿過整個(gè)線路板,可用于實(shí)現(xiàn)內(nèi)部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實(shí)現(xiàn),成本較低,所以絕大部分印刷電路板均使用它,而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔,沒有特殊說明的,均作為通孔考慮。

  從設(shè)計(jì)的角度來看,一個(gè)過孔主要由兩個(gè)部分組成:一是中間的鉆孔( drill hole),二是鉆孔周圍的焊盤區(qū),這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然,在高速、高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí)設(shè)計(jì)者總是希望過孔越小越好,這樣板上可以留有更多的布線空間,此外,過孔越小,其自身的寄生電容也越小,更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來了成本的增加,而且過孔的尺寸不可能無限制的減小,它受到鉆孔和電鍍等工藝技術(shù)的限制:孔越小,鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng),也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時(shí),就無法保證孔壁能均勻鍍銅。比如,現(xiàn)在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右,所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達(dá)到8Mil。

 二、過孔的寄生電容

  過孔本身存在著對(duì)地的寄生電容,如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2,過孔焊盤的直徑為D1,PCB板的厚度為T,板基材介電常熟為ε,則過孔的寄生電容大小近似于:

  C=1.41εTD1/(D2-D1)

  過孔的寄生電容會(huì)給電路造成的主要影響是延長(zhǎng)了信號(hào)的上升時(shí)間,降低了電路的速度,舉例來說,對(duì)于一塊厚度為50Mil的PCB板,如果使用內(nèi)徑為10Mil,焊盤直徑為20Mil的過孔,焊盤與地鋪銅區(qū)的距離為30Mil,則我們可以通過上面的公式的近似值算出過孔的寄生電容大致是:

  C=1.41x4.4x0.05x0.02/(0.032-0.020)=0.517pF,這部分電容引起的上升時(shí)間變化量為:

  T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps。從這些數(shù)值可以看出,盡管單個(gè)過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯,但是如果走線中多次使用過孔進(jìn)行層間的切換,設(shè)計(jì)者還是要慎重考慮的。


三、過孔的寄生電感

  同樣,過孔存在寄生電容的同時(shí)也存在寄生電感,在高速數(shù)字電路的設(shè)計(jì)中,過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯(lián)電感會(huì)削弱旁路電容的貢獻(xiàn),減弱整個(gè)電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡(jiǎn)單地計(jì)算一個(gè)過孔近似的寄生電感:

  L=5.08h[1n(4h/d)+1]其中L指過孔的電感,h是過孔的長(zhǎng)度,d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出,過孔的直徑對(duì)電感的影響較小,而對(duì)電感影響最大的是過孔的長(zhǎng)度。仍然采用上面的例子,可以計(jì)算出過孔的電感為:

  L-5.08x0.050[1n(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH。如果信號(hào)的上升時(shí)間是1ns,那么其等效阻抗大小為:XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經(jīng)不能夠被忽略,特別要注意,旁路電容在連接電源層和地層的時(shí)候需要通過兩個(gè)過孔,這樣過孔的寄生電感就會(huì)成倍增加。

  四、高速PCB中的過孔設(shè)計(jì)

  通過上面對(duì)過孔寄生特性的分析,我們可以看到,在高速PCB設(shè)計(jì)中,看似簡(jiǎn)單的過孔往往也會(huì)給電路的設(shè)計(jì)帶來很大的負(fù)面效應(yīng)。為了減小過孔的寄生效應(yīng)帶來的不利影響,在設(shè)計(jì)中可以盡量做到:

  1.從成本和信號(hào)質(zhì)量?jī)煞矫婵紤],選擇合理尺寸的過孔大小。比如對(duì)6-10層的內(nèi)存模塊PCB設(shè)計(jì)來說,選用10/20Mil(鉆孔/焊盤)的過孔較好,對(duì)于一些高密度的小尺寸的板子,也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術(shù)條件下,很難使用更小尺寸的過孔了。對(duì)于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸,以減小阻抗。