過孔

孔本身存在著對地的寄生電容，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,板基材介電常數(shù)為ε,則過孔的寄生電容大小近似于：

C=K*ε0*3.14*TD1/(D2-D1)（ε0為真空介電常數(shù)，K為PCB相對(真空ε0)介電系數(shù)）

過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間，降低了電路的速度。舉例來說，對于一塊厚度為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32Mil,則我們可以通過上面的公式近似算出過孔的寄生電容大致是：C=K*ε0*3.14*0.050x0.020/(0.032-0.020)，這部分電容會引起的上升時間的變化。盡管單個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行層間的切換，設計者還是要慎重考慮的。

高速PCB中的過孔設計

通過上面對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB設計中，看似簡單的過孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到：

1．從成本和信號質量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。比如對6-10層的內(nèi)存模塊PCB設計來說，選用10/20Mil（鉆孔/焊盤）的過孔較好，對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。受限于技術條件，很難使用更小尺寸的過孔了。對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。

2．上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數(shù)。

3．PCB板上的信號走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。

4．電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好，因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗。

5．在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地過孔。

當然，在設計時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況。

過孔,在線路板中，一條線路從板的一面跳到另一面，連接兩條連線的孔也叫過孔（區(qū)別于焊盤，邊上沒有助焊層。）

過孔也稱金屬化孔，在雙面板和多層板中，為連通各層之間的印制導線，在各層需要連通的導線的交匯處鉆上一個公共孔，即過孔。在工藝上，過孔的孔壁圓柱面上用化學沉積的方法鍍上一層金屬，用以連通中間各層需要連通的銅箔，而過孔的上下兩面做成圓形焊盤形狀，過孔的參數(shù)主要有孔的外徑和鉆孔尺寸。

過孔不僅可以是通孔，還可以是掩埋式。所謂通孔式過孔是指穿通所有敷銅層的過孔；掩埋式過孔則僅穿通中間幾個敷銅層面，仿佛被其它敷銅層掩埋起來。

同樣，過孔存在寄生電容的同時也存在著寄生電感，在高速數(shù)字電路的設計中，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)電感會削弱旁路電容的貢獻，減弱整個電源系統(tǒng)的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡單地計算一個過孔近似的寄生電感：

L=5.08h[ln(4h/d) 1]

其中L指過孔的電感，h是過孔的長度，d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出，過孔的直徑對電感的影響較小，而對電感影響最大的是過孔的長度。仍然采用上面的例子，可以計算出過孔的電感為：L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010) 1]=1.015nH 。如果信號的上升時間是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候需要通過兩個過孔，這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。

QFN封裝具有優(yōu)異的熱性能，主要是因為封裝底部有大面積散熱焊盤，為了能有效地將熱量從芯片傳導到PCB上，PCB底部必須設計與之相對應的散熱焊盤以及散熱過孔，散熱焊盤提供了可靠的焊接面積，過孔提供了散熱途徑。

通常散熱焊盤的尺寸至少和元件暴露焊盤相匹配，然而還需考慮各種其他因素，例如避免和周邊焊盤的橋接等，所以熱焊盤尺寸需要修訂，具體尺寸見表1。散熱過孔的數(shù)量及尺寸取決于封裝的應用情況，芯片功率大小以及電性能的要求。建議散熱過孔的間距為1.0mm～1.2mm，過孔尺寸為0.3mm～0.33mm。散熱過孔有四種設計形式：如使用干膜阻焊膜從過孔頂部或底部阻焊；或者使用液態(tài)感光（LPI）阻焊膜從底部填充；或者采用"貫通孔"。這些方法在圖4中有描述，所有這些方法均有利有弊：從頂部阻焊對控制氣孔的產(chǎn)生比較好，但PCB頂面的阻焊層會阻礙焊膏印刷；而底部阻礙和底部填充由于氣體的外逸會產(chǎn)生大的氣孔，覆蓋2個熱過孔，對熱性能方面有不利的影響；貫通孔允許焊料流進過孔，減小了氣孔的尺寸，但元件底部焊盤上的焊料會減少。散熱過孔設計要根據(jù)具體情況而定，建議最好采用阻焊形式。

再流焊曲線和峰值溫度對氣孔的形成也有很大的影響，經(jīng)過多次實驗發(fā)現(xiàn)，在底部填充的熱焊盤區(qū)域，當峰值回流溫度從210℃增加到215℃～220℃時，氣孔減少；對于貫通孔，PCB底部的焊料流出隨回流溫度的降低而減少。