有沒搞錯！花了大價錢的激光孔設(shè)計(jì)性能竟然不如普通通孔？
發(fā)布時間：2024-03-19 14:26
高速先生成員--黃剛
老話說得好，一分耕耘一分收獲，又或者另外一句，有什么付出就會得到多少收獲。我們都不會去懷疑這些話的正確性。但是把這兩句話用到PCB領(lǐng)域中，用了好的加工工藝后，PCB板的性能就一定會比用普通工藝要好嗎？當(dāng)然，可能有99.99%的case都是好的，但是今天我們就來分享一個0.01%的反面案例哈，大家一起來幫忙分析分析到底哪里不對哈！
這又是我們很熟悉的高速串行的PCB設(shè)計(jì)場景，先說說背景哈，客戶委托我司設(shè)計(jì)工程師設(shè)計(jì)一款光模塊的產(chǎn)品，板內(nèi)最高速信號是28Gbps的光口信號。這個速率其實(shí)我們已經(jīng)做得非常的成熟了，對于我們公司有經(jīng)驗(yàn)的工程師來說，他們甚至都不用經(jīng)過我們SI的仿真，在設(shè)計(jì)部就能夠把相關(guān)的PCB鏈路設(shè)計(jì)優(yōu)化好。的確，這個板子就是這樣搞掂的。我們設(shè)計(jì)工程師投板后，客戶進(jìn)行光模塊的功能測試，沒有什么問題。如果就只是這樣的話，可能我們SI都不會知道設(shè)計(jì)工程師做了這個產(chǎn)品……
對啊，正常我們SI應(yīng)該是不會知道這個項(xiàng)目的，那我們后面是怎么知道的呢？據(jù)說是這個客戶去到我們公司舉辦的研討會，剛好看到我們高速先生在講不同類型過孔對高速信號性能的影響這個主題，高速先生講到了像普通通孔到背鉆孔再到激光孔的性能是逐步變好的。就是下面這張傳頌很廣的示意圖：
客戶聽到我們高速先生講完這個專題后，感觸非常的深。聯(lián)想到自己剛剛在我們公司做好的這款光模塊產(chǎn)品，我們公司秉承著小花錢辦大事的原則，就只用了普通的通孔加背鉆就搞掂了。背鉆會殘留stub，但是激光孔就真不會有！所以客戶覺得如果把光模塊的扇出從普通的過孔換成雖然很貴，但是聽起來就性能很好的激光孔的話，效果豈不是會更上一層樓？？？
改動很小，也就是把光模塊的扇出改成激光孔的設(shè)計(jì)，客戶就“偷偷瞞著我們”自己修改并投了板?；舜髢r錢用了激光孔的加工工藝，等板子回來的一刻，心情肯定是激動萬分了，期待測試出來的性能更好。但是，測之前的心情有多激動，測之后的心情就有多悲傷。因?yàn)?，這個激光孔設(shè)計(jì)的板子的光模塊性能不僅沒有上一版的好，甚至。。。還有大量的誤碼，壓根跑不上28Gbps的速率?。。?/p>
是的，高速先生在這種情況下終于知道了有這個項(xiàng)目了！因?yàn)榭蛻粲终业搅宋覀?，想讓我們幫忙研究下為什么用了更好的激光孔但是高速的性能反倒更差了。高速先生聽到后的第一反?yīng)也是詫異的，既然已經(jīng)這樣了，高速先生就繼續(xù)幫客戶去做這個詭異的debug。
最好的方法肯定就是先check下我們的第一版的設(shè)計(jì)和客戶自己改激光孔的第二版的設(shè)計(jì)了。首先看到我們的第一版設(shè)計(jì)，就是常規(guī)而高效的做法，在光模塊焊盤位置表層扇出后打過孔去內(nèi)層走線，只要把焊盤和過孔優(yōu)化好，基本上問題就不大了。
好，關(guān)鍵是我們來看看客戶自己的做法，激光孔的優(yōu)勢的確是挺大，對設(shè)計(jì)也很方便，可以免去了表層的那一段扇出走線，而且焊盤和過孔又可以融為一體來一起優(yōu)化！沒錯，就是客戶的做法，直接在光模塊焊盤的中間打激光孔，既對稱美觀又有高性能！
客戶其他地方都沒改動，只就改個光模塊的過孔扇出方式?？瓷先ズ孟駴]什么問題，至少客戶在設(shè)計(jì)的時候是這樣覺得哈！但是經(jīng)驗(yàn)豐富的高速先生看到之后，就立馬知道了問題的所在了。并不是激光孔的性能不如普通過孔加背鉆，而是使用激光孔的方法出了問題！
這款光模塊連接器是很常用的一款，它的3D結(jié)構(gòu)，如下所示：
高速先生拿這款連接器建好的3D仿真模型和PCB板上光模塊焊盤扇出的結(jié)構(gòu)一起合上去仿真，去模擬焊接上連接器的性能。從仿真結(jié)果上就會看到兩個版本在這個扇出位置的性能差異。你沒看錯標(biāo)注哈，是激光孔設(shè)計(jì)的損耗遠(yuǎn)大于普通過孔背鉆的設(shè)計(jì)哦！
不僅是上面的插入損耗，回波損耗也充分證明了激光孔設(shè)計(jì)的劣勢！
我們都知道，激光孔的性能不至于那么差，只不過是使用它的方法在這個場景上是真的不對，單純從PCB設(shè)計(jì)上來看，你可能看不到為什么會有問題，但是像高速先生一樣，結(jié)合到光模塊連接器的結(jié)構(gòu)來看，其實(shí)問題就非常的清晰的！說了半天，到底是什么問題導(dǎo)致的呢？算了，高速先生這次就不回答了。作為本期文章的問題考考粉絲們哈！
問題來了：
大家看出為什么客戶設(shè)計(jì)的激光孔方案性能會那么差了嗎？順便問下，如果還想用激光孔，在設(shè)計(jì)上要怎么改動才能發(fā)揮它的效果呢？
