作者:王辉东
如果电路板是个人,那钻孔就是它的魂,特别是过孔,它是板子的魂魄。
在高速PCB的设计中,过孔设计是一个重要因素,并且过孔设计已成为制约高速PCB设计的关键因素之一,如处理不当可能会导致整个设计的失败。过孔是连接多层PCB中不同层走线的导体,低频的时候,过孔不会对信号传输产生影响,但随频率增加和信号上升时间的减小,过孔不能简单的被看成是电气连接,而必须考虑其对信号完整性的影响。由于过孔的寄生电容、电感的影响,一般过孔的等效阻抗比传输线低, 此时过孔在传输路径上表现为阻抗不连续的点,会产生信号的反射、延时、衰减等信号完整性问题。
听SI的大神们说增大焊盘会导致孔的容性增大,从而造成阻抗降低,增大焊盘的会导致信号的回损变差．所以说缩小过孔的焊盘能提升过孔的阻抗。并且焊盘越小,阻抗越高。
当牛牛读到这句话的时候,他的脑海中突然灵光一现,他想到了一个提升过孔阻抗的方法,越想越高兴,越高兴越想找个人把这件事情分享出去。于是他想到了在E公司工作的老同学好朋友老舍友赵理工。
于是他给赵理工发了个微信图片。
然后附上一句话,理工,我找到了改变过孔阻抗的方法,并且这种效果我感觉特别好,今天注定是一个不平凡的日子。
赵理工一看这图片,就觉得有点异常,但是找不到异常在哪里。反正就是有点不对劲。
正在深思中的赵理工,突然感觉身后有一个人,他扭头一看,是大师兄。大师兄看着赵理工电脑屏幕上的图形,对着赵理工说:“理工,你能看出有什么异常吗,这个可是钻孔和焊盘大小是1:1,并且还连着路呢,如烟也过来看看,一起学习下。”
林如烟,从自己座位上起身来到了赵理工和大师兄的跟前。
林如烟瞪着一双美目,盯着屏幕一边看着,一边惊讶的说道:
“咦,大师兄,这PCB设计的焊盘和钻孔一样大,线路怎么连接呢?“
“是呀,如烟一下子看到了问题的所在,线路和钻孔是靠焊盘连接的。请看下图所示。“
孔位偏差和对位等因素导致的钻孔不在焊盘中间,但是最少要满足IPC的二级标准,否则会造成无法连接,出现开路的情况。如下图所示,虽然有连接,但是线路最窄处只有2mil,振动时也有开路的风险。
现在这个设计焊盘和钻孔一样大小,也就是说做出来后最好的状态为钻孔和焊盘完全生合,就是一个无环电镀孔。旁边的走线,无处连接,生产无法加工,开路是必须的。
IPC-A-6012D里面关于孔环的IPC验收的IPC标准。
“那我们正常的,正常的……钻孔焊环设计标准是多少呢……”赵理工磕磕巴巴的问题道。
大师兄说:“我们通常钻机加工的孔位公差为+/-3mil
如果要保证成品钻孔不破环,必须保证余环最小为2mil
也就是说焊盘最小的尺寸为单边5mil。
如果是过孔按IPC二级标准接受破环,最小的焊环宽度为4mil。
所以说如果客户设计的钻孔尺寸大小为12mil,那么焊盘的大小是多少呢
IPC二级标准为12mil+4mil+4mil=20mil
IPC三级标准为:12mil+5mil+5mil=22mil
赵理工听完大师兄的分析后,茅塞顿开,他赶紧在微信上给毛毛回了一个消息,毛毛你的这个设计,只能看看,不能实际生产。然后把大师兄分析的结果和毛毛又说一遍。
如果要满足IPC二级标准,焊盘的宽度最少比钻孔尺寸单边大4mil。
如果要满足IPC三级标准,焊盘的宽度最少比钻孔尺寸单边大5mil。
钻孔和焊盘尺寸做一样,有线路连接等于开路。
赵理工和毛毛说完后,突然好像想起了什么,一声不吭的打开了自己的电脑,他的屏幕上出现了一幅图。他点开焊盘的设置界面如下图所示。
“哎哟,赵理工,你还当人家毛毛的老师呢,你看你的焊盘设计16MIL,钻孔设置成12mil,你这个也破环了,并且是全破了。
赵理工听到林如烟的话,一下子从座位跳起来,一把拉着林如烟的小手,跑到办公室后面的黑影里。突如其来的变故,让林如烟懵了,她顺从的跟着赵理工,并且林如烟很主动的贴在墙上,然后闭上了眼睛。赵理工很骚包的一支手撑着墙,然后盯着林如烟那满是婴儿肥的脸,然后他低着头,嘴就慢慢的向林如烟的脸靠近。听着赵理工急促的呼吸声,林如烟心中如小鹿乱撞,脑袋里一片空白,空气中瞬间弥漫着暧昧的气息。突然赵理工动了,他一把拉开自己的夹克,把林如烟捂在里面。
“赵理工你要干什么,这里是办公室”林如烟一下子清醒过来了,然后猛推了赵理工一把。
“如烟你又想什么呢,你看我昨天新买的手表怎么样,带夜光的呢,你能看清时间不。”赵理工小说道。
“能,能,能看清……”林如因在夹克下面激动的说道,然后一把掀开赵理工的夹克,突然拉起赵理工的右手,照着他的手腕处就咬了上去。
“啊……．”,赵理工凄惨的叫声在办公室里面回荡。
”赵理工,你看我给你送的这个手表怎么样,这个是自带红光的,啥时候没红光了给我说一下,我再帮忙你加上去。“
赵理工看着手脖子上林如烟咬得红红牙印,再看看林如烟那笑眯眯的眼睛,就知道事不对,噌的一声就跑了,比兔子还快……
