过孔via是多层PCB的重要组成要素之一,钻头的费用通常是PCB制板费用的30%?占40%。简单地说,PCB上的各孔都可以称为大修。
从作用上看,大修可以分为两个部分。
一个用作各层间电气连接;
第二个是作为设备的固定或定位。
在PCB制板过程中,这些通孔一般被分类为盲孔(blindvia、嵌入孔buriedvia、以及通孔throughvia三个。
盲孔位于印刷线路板的最上层和最下层表面,具有用于表层线和下面的内层线连接的一定深度,通常孔的深度不超过一定比率(孔径)。
嵌入孔是印刷线路板位于内层的连接孔,不延伸到线路板的表面。上述两种孔都位于线路板的内层,在层叠前通过通孔成形过程完成,在通孔形成过程中可能重叠多个内层。
贯穿整个布线板的通孔可以用作内部互连或元件的安装定位孔。PCB制板通过过程更容易地实现通孔,并且由于成本较低,所以大部分印刷电路板被使用而不使用其他两个通孔。
以下所述的大修未特别说明,但都考虑为通孔。从设计的角度来看,一个大修主要由两个部分构成,一个是中间钻头(drill hole),两个是钻头周围的垫区域。
这两个部分的尺寸决定通过孔的大小。明显地,在高速、高密度的PCB设计中,设计者总是希望孔越越小越好,该模板能够留下更多的配线空间,而且,孔越越小,其自身的寄生容量也越小,适合于高速电路。但是,孔的尺寸的减少同时带来成本的增加,而且通过孔的尺寸不可能无限地减少,这受到钻头(drill)和电镀plating等PCB制板技术的限制:孔越越小,钻头的时间越长,越容易偏离中心位置。另外,如果孔的深度超过钻孔直径的6倍,则不能保证孔壁能够均匀地镀铜。例如,由于当前普通六层PCB板的厚度(穿透孔深度)大约为50毫米,PCB制造商可以提供的钻头直径只能达到最小8毫米。
过孔的寄生电容器本身存在对地的寄生容量,在已知啤酒层上的间隔孔直径为D2、沟道直径D1、PCB板的厚度为T、板基材介电常数为epsilon的情况下,大修的寄生容量的大小近似于C=1.41epsilon。TD1/(D2腐蚀63;D1的大修寄生电容对电路的主要影响是延长信号的上升时间,降低电路的速度。
例如,对于一张厚度为50毫米PCB板的厚度,使用内径10米、垫径20米的大修,使用垫和地铜区域的距离32米的话,根据上述式大修的寄生容量大致为C=1.41x4。050x0.020/(0.032-0.020)=0.517 pF,该部分容量的上升时间变化量为T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517 x(55/2)=31.28ps。
从这些数值可以看出,单个大修的寄生容量引起的上升延迟的效果并不明显,但是当在布线中多次使用大修来进行层间切换时,设计者应该慎重考虑。