你想要的過孔和加工出來的過孔有多大差別？
發(fā)布時(shí)間：2023-09-19 15:55
作者：一博科技高速先生自媒體成員 黃剛
在高速PCB設(shè)計(jì)中，過孔的影響力不言而喻，一個(gè)優(yōu)化不好的過孔就可以把整個(gè)鏈路的性能降低一個(gè)level！更重要的是如果你覺得你在PCB設(shè)計(jì)上優(yōu)化好了，加工出來就一定是這個(gè)樣子的話，那你就…
高速先生文章其實(shí)關(guān)于過孔的影響已經(jīng)寫過很多篇文章了，包括了它的各部分結(jié)構(gòu)是如何影響阻抗的；它的過孔stub是如何對(duì)信號(hào)造成致命影響的；它在不同層的出線也會(huì)有著不同的阻抗表現(xiàn)等等的文章，大家都可以往前去再翻閱一下哈。
但是今天我們要說的是設(shè)計(jì)與加工的誤差，再細(xì)致的說，今天講的是過孔的設(shè)計(jì)孔徑和實(shí)際加工出來的孔徑的差異，因?yàn)楦鶕?jù)我們之前說過的文章，孔徑對(duì)于過孔阻抗的影響也是很大的，而且過孔孔徑越大，過孔的阻抗就越低。本來都已經(jīng)很難把過孔的阻抗做到單端50或者差分100歐姆了，再加上加工之后就更難了。因此我們今天通過自己做的一塊測試板的仿真和測試讓大家知道設(shè)計(jì)孔徑和加工出來的孔徑其實(shí)是存在差異的哈！
我們的測試板分別設(shè)計(jì)了8mil，10mil，12mil和14mil的四種孔徑的過孔，如下所示：為了保證變量的單一性，我們把過孔的反焊盤大小和與旁邊地過孔的位置距離都做成一樣，唯一的變量就是過孔的孔徑（以及過孔對(duì)于的pad）。
那我們要怎么才能知道設(shè)計(jì)與加工的誤差呢？方法也很簡單，下面我們拿14mil的過孔舉例說明我們的驗(yàn)證方法。
我們首先知道PCB設(shè)計(jì)上的14mil過孔實(shí)際上指的是加工電鍍完后的孔徑為14mil，，如下所示：
大家肯定也知道，如果要在加工后達(dá)到14mil的完成孔徑，那鉆孔孔徑肯定是需要大于14mil的，因?yàn)樵阢@孔完成后需要對(duì)孔壁進(jìn)行電鍍，保證垂直方向的連通性。
那么鉆孔的大小就是我們所關(guān)心的參數(shù)了，它直接和我們的阻抗所掛鉤。因?yàn)槲覀兙涂梢匀ツM鉆孔的大小對(duì)該過孔模型進(jìn)行掃描仿真了。
那我們就能通過仿真得到不同鉆孔孔徑時(shí)這個(gè)過孔的阻抗情況了，如下所示：從0.35mm的14mil到0.55mm的22mil鉆孔孔徑時(shí)的過孔阻抗。從仿真結(jié)果能看到，變化2mil鉆孔孔徑時(shí)對(duì)過孔的阻抗來說也是不小的變化。原本14mil設(shè)計(jì)過孔阻抗剛好能達(dá)到50歐姆，隨著加工的孔徑越來越大之后，真實(shí)的阻抗也是慢慢的往下降了。
那么你們所好奇的這個(gè)14mil的設(shè)計(jì)孔徑，板廠默認(rèn)會(huì)用多大鉆刀去鉆孔呢？高速先生既然已經(jīng)把這塊測試板做出來了，肯定是它的測試數(shù)據(jù)，我們逐一把仿真結(jié)果和測試結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)0.45mm鉆孔孔徑的仿真結(jié)果和真實(shí)的測試結(jié)果能更好的擬合上。也就是說，對(duì)于這個(gè)設(shè)計(jì)孔徑14mil的過孔來說，工廠會(huì)用0.45mm也就是18mil的鉆刀進(jìn)行鉆孔，然后再電鍍成14mil的完成孔徑！
當(dāng)然其他孔徑的過孔，高速先生也做了類似的仿真測試驗(yàn)證，來證明板廠對(duì)不同設(shè)計(jì)孔徑所使用的鉆刀大小，這里由于篇幅關(guān)系就不一一列舉了。高速先生通過這篇文章想告訴大家的是，我們?cè)谶M(jìn)行過孔的PCB設(shè)計(jì)時(shí)，一定要提前估計(jì)到它在加工后的一些變化，尤其是在高速設(shè)計(jì)中，它的加工變化對(duì)通道的性能會(huì)產(chǎn)生不小的影響，要把這部分的裕量預(yù)留出來才是一個(gè)優(yōu)秀的PCB設(shè)計(jì)！
