PCB的过孔是否一定要多？

只看该作者 · 2014-3-3 20:43

   刚进一家公司不久，看到里面很多板子都会打很多过孔，我Layout时间不是太久，而且也没受过EMI&EMC方面的培训，一般都是从网上或书上看的。
这里很多板子都会那样，在一些地方，喜欢矩阵型的打过孔，就像第一张图那样。我的疑问是：在同一个地方打那么多过孔，有很好的用处吗？
      我的想法是，过孔应该是均匀的打，而且一个地方没必要放那么多，就像水管一样，其实一根粗的或2根细点的已经够流过那么多水了，为什么一定要多加7、8根水管呢？
   我不知道我的想法对不对？只是因为在这里的产品也都是没有去过安规的，如果都是过了安规的，我就不会有疑问。因为觉得有些东西不是一味的认为，只有验证才能证明是否合理有效！
   希望大神们说明下!谢谢

3万 · 2014-3-3 20:50

我记得楼主。

只看该作者 · 2014-3-3 20:54

dirtwillfly 发表于 2014-3-3 20:50
我记得楼主。

版主能否给新手解答下？:)

3万 · 2014-3-3 20:56

不是。
很多公司对过孔的数量有要求，不能太多。

3万 · 2014-3-3 20:56

zhang-sb23 发表于 2014-3-3 20:54
版主能否给新手解答下？

:funk:不懂，我很少画PCB

4万 · 2014-3-3 22:28

过孔数量跟电路的性质有关，高频电路、大电流回路等需要较多的过孔。

只看该作者 · 2014-3-4 08:39

过孔不会无缘无故的存在，一般都是要跟走线的性质（大电流，高频包地）以及周围的元器件性质有关（散热，花焊盘防浮高）。随意的打孔不如不打。

3万 · 2014-3-4 11:55

本帖最后由 tyw 于 2014-3-4 11:58 编辑

过孔

过孔也称金属化孔。在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔。过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。孔本身存在着对地的寄生电容，同时也存在着寄生电感，往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。

1基本概念
过孔,在线路板中，一条线路从板的一面跳到另一面，连接两条连线的孔也叫过孔（区别于焊盘，边上没有助焊层。）过孔也称金属化孔，在双面板和多层板中，为连通各层之间的印制导线，在各层需要连通的导线的交汇处钻上一个公共孔，即过孔。在工艺上，过孔的孔壁圆柱面上用化学沉积的方法镀上一层金属，用以连通中间各层需要连通的铜箔，而过孔的上下两面做成圆形焊盘形状，过孔的参数主要有孔的外径和钻孔尺寸。
过孔不仅可以是通孔，还可以是掩埋式。所谓通孔式过孔是指穿通所有敷铜层的过孔；掩埋式过孔则仅穿通中间几个敷铜层面，仿佛被其它敷铜层掩埋起来。[1]
2寄生电容
   孔本身存在着对地的寄生电容，如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为D2,过孔焊盘的直径为D1,PCB板的厚度为T,板基材介电常数为ε,则过孔的寄生电容大小近似于：
C=1.41εTD1/(D2-D1)
过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，降低了电路的速度。举例来说，对于一块厚度为50Mil的PCB板，如果使用内径为10Mil，焊盘直径为20Mil的过孔，焊盘与地铺铜区的距离为32Mil,则我们可以通过上面的公式近似算出过孔的寄生电容大致是：C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF，这部分电容引起的上升时间变化量为：T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps 。从这些数值可以看出，尽管单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，但是如果走线中多次使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。
3寄生电感
   同样，过孔存在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过孔的寄生电感带来的危害往往大于寄生电容的影响。它的寄生串联电感会削弱旁路电容的贡献，减弱整个电源系统的滤波效用。我们可以用下面的公式来简单地计算一个过孔近似的寄生电感：
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
其中L指过孔的电感，h是过孔的长度，d是中心钻孔的直径。从式中可以看出，过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最大的是过孔的长度。仍然采用上面的例子，可以计算出过孔的电感为：L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH 。如果信号的上升时间是1ns，那么其等效阻抗大小为：XL=πL/T10-90=3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略，特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样过孔的寄生电感就会成倍增加。
4相关信息
   高速PCB中的过孔设计
通过上面对过孔寄生特性的分析，我们可以看到，在高速PCB设计中，看似简单的过孔往往也会给电路的设计带来很大的负面效应。为了减小过孔的寄生效应带来的不利影响，在设计中可以尽量做到：
1．从成本和信号质量两方面考虑，选择合理尺寸的过孔大小。比如对6-10层的内存模块PCB设计来说，选用10/20Mil（钻孔/焊盘）的过孔较好，对于一些高密度的小尺寸的板子，也可以尝试使用8/18Mil的过孔。受限于技术条件，很难使用更小尺寸的过孔了。对于电源或地线的过孔则可以考虑使用较大尺寸，以减小阻抗。
2．上面讨论的两个公式可以得出，使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数。
3．PCB板上的信号走线尽量不换层，也就是说尽量不要使用不必要的过孔。
4．电源和地的管脚要就近打过孔，过孔和管脚之间的引线越短越好，因为它们会导致电感的增加。同时电源和地的引线要尽可能粗，以减少阻抗。
5．在信号换层的过孔附近放置一些接地的过孔，以便为信号提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多余的接地过孔。
当然，在设计时还需要灵活多变。前面讨论的过孔模型是每层均有焊盘的情况。[1]

只看该作者 · 2014-3-4 11:56

如果是高频的话过孔需要的多

只看该作者 · 2014-3-4 12:25

不能一概而论吧

只看该作者 · 2014-3-4 12:35

以上过孔有如下几个作用：1：在铜皮较细处增加通流量；2；在大面积处是为了地平面更稳定如果那些过孔不打的话，TOP层的电流要流向BOTTOM就要走较远的过孔：3.均匀散热，有些过孔不打的话，TOP层或BOTTM层就会是死铜，可能会被告自动删除。

只看该作者 · 2014-3-4 13:22

在同一块板子上，追求的应该是每处都是相同而且非常统一的地平面，在双面板上如果地上没有过孔，假如顶层的地上流过一个比较大的电流，而电流的出口又在底层板面上，电流将会绕过一个很大弯才能到达出口，期间流过部分都会瞬间收到冲击，当铜面铺的不均匀的情况下，铜的阻抗会直接导致地平面各处的差异。。。我认为孔的作用在频率不高的情况下能最短线路的将噪声引出线路板，这应该就达到了孔的效果。。。个人见解