PCB過(guò)孔的孔徑大小對(duì)通流的影響-設(shè)計(jì)應(yīng)用

精品文檔-下載后可編輯PCB過(guò)孔的孔徑大小對(duì)通流的影響-設(shè)計(jì)應(yīng)用對(duì)于很多新入行的人來(lái)說(shuō)，不清楚PCB的線(xiàn)寬應(yīng)該設(shè)置為多少，這里作一下解釋。對(duì)于PCB布線(xiàn)線(xiàn)寬的設(shè)置，主要要考慮兩個(gè)問(wèn)題：一是流過(guò)的電流大小。比如對(duì)于電源線(xiàn)來(lái)說(shuō)，需要考慮電路工作時(shí)流過(guò)的電流，如果流過(guò)的電流大，則走線(xiàn)不能太細(xì)。二是要考慮板廠的實(shí)際制板能力。如果所需要的電流很?。ㄈ缧盘?hào)線(xiàn)），那就可以走的細(xì)一些。有時(shí)候PCB面積小，器件多，就想走線(xiàn)盡量細(xì)，但是如果過(guò)細(xì)可能PCB板廠就制作不出來(lái)了，或者能做不出但不良率上升。這個(gè)可以向PCB板廠確認(rèn)。就我所知，線(xiàn)寬0.2mm，線(xiàn)間距0.2mm，一般的板廠都是可以做的。線(xiàn)寬0.127mm就不是都能做了，業(yè)界的線(xiàn)寬標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該是0.1mm。后續(xù)隨著技術(shù)的發(fā)展可能會(huì)更細(xì)。至于過(guò)孔的大小，也可以直接向板廠確認(rèn)，畢竟就算你用小孔徑的過(guò)孔設(shè)計(jì)出來(lái)PCB，但是板廠做不了，或者能做但是成本高昂也不行。就我所知外徑0.5mm，內(nèi)徑0.3mm基本所有板廠都是可以做的。在PCB中過(guò)孔放多了對(duì)電路有影響嗎？從設(shè)計(jì)的角度來(lái)看，一個(gè)過(guò)孔主要由兩個(gè)部分組成，一是中間的鉆孔（drillhole），二是鉆孔周?chē)暮副P(pán)區(qū)。這兩部分的尺寸大小決定了過(guò)孔的大小。很顯然，在高速，高密度的PCB設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)者總是希望過(guò)孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線(xiàn)空間，此外，過(guò)孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時(shí)帶來(lái)了成本的增加，而且過(guò)孔的尺寸不可能無(wú)限制的減小，它受到鉆孔（drill）和電鍍（plating）等工藝技術(shù)的限制：孔越小，鉆孔需花費(fèi)的時(shí)間越長(zhǎng)，也越容易偏離中心位置;且當(dāng)孔的深度超過(guò)鉆孔直徑的6倍時(shí)，就無(wú)法保證孔壁能均勻鍍銅。比如，如果一塊正常的6層PCB板的厚度（通孔深度）為50Mil.那么，一般條件下PCB廠家能提供的鉆孔直徑只能達(dá)到8Mil。隨著激光鉆孔技術(shù)的發(fā)展，鉆孔的尺寸也可以越來(lái)越小，一般直徑小于等于6Mils的過(guò)孔，我們就稱(chēng)為微孔。在HDI（高密度互連結(jié)構(gòu)）設(shè)計(jì)中經(jīng)常使用到微孔，微孔技術(shù)可以允許過(guò)孔直接打在焊盤(pán)上（Via-in-pad），這大大提高了電路性能，節(jié)約了布線(xiàn)空間。過(guò)孔在傳輸線(xiàn)上表現(xiàn)為阻抗不連續(xù)的斷點(diǎn)，會(huì)造成信號(hào)的反射。一般過(guò)孔的等效阻抗比傳輸線(xiàn)低12%左右，比如50歐姆的傳輸線(xiàn)在經(jīng)過(guò)過(guò)孔時(shí)阻抗會(huì)減小6歐姆（具體和過(guò)孔的尺寸，板厚也有關(guān)，不是減小）。但過(guò)孔因?yàn)樽杩共贿B續(xù)而造成的反射其實(shí)是微乎其微的，其反射系數(shù)僅為：（44-50）/（44+50）=0.06，過(guò)孔產(chǎn)生的問(wèn)題更多的集中于寄生電容和電感的影響。重要線(xiàn)路上還是將過(guò)孔的數(shù)量減到少為。PCB過(guò)孔的孔徑大小對(duì)通流的影響我們先用Saturn的工具來(lái)算一下過(guò)孔的載流，還是采用IPC2152修正后的規(guī)范。鍍銅厚度IPC2級(jí)或者IPC3級(jí)標(biāo)準(zhǔn)一般為0.8mil到1mil，我本來(lái)的計(jì)劃是使用較小的0.8mil。上周五周六的高速先生培訓(xùn)，有朋友提出極限情況下，過(guò)孔孔壁的鍍銅厚度可能上下寬，中間窄，所以窄的地方極限可能是0.7mil。1雖然我覺(jué)得一個(gè)好的板廠，還是能滿(mǎn)足至少0.8mil的孔壁鍍銅厚度。不過(guò)在這篇文章，我還是決定采納那位朋友的意見(jiàn)，按照TheWorstCase為0.7mil的孔壁鍍銅厚度來(lái)進(jìn)行評(píng)估。焊盤(pán)焊盤(pán)對(duì)上面表格，我的一些分析：1、12mil的孔徑可以安全承載1.2A左右電流，比行業(yè)里普遍認(rèn)可的0.5A要寬松；2、更大的16mil、20mil甚至24mil的孔徑，在載流上優(yōu)勢(shì)并不明顯，也就是很多人回答說(shuō)并不是線(xiàn)性增加。所以我個(gè)人會(huì)比較推薦使用10~12mil的孔徑來(lái)承載電流，效率更高，也更方便設(shè)計(jì)。那么，是不是知道這個(gè)過(guò)孔載流數(shù)據(jù)，然后就可以安全的進(jìn)行設(shè)計(jì)了呢？我們來(lái)看看一些仿真的：焊盤(pán)20A電流，打了20個(gè)12mil過(guò)孔，按照每個(gè)孔承載1.2A來(lái)計(jì)算，感覺(jué)非常安全。但是實(shí)際上電流并沒(méi)有你想象的聽(tīng)話(huà)，并不是在20個(gè)過(guò)孔里面平均分配的。簡(jiǎn)單的DC仿真，就可以看到過(guò)孔電流的情況。有些過(guò)孔走了2.4A的電流，有些才200mA。當(dāng)然，這個(gè)設(shè)計(jì)可能終并不會(huì)有太大風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)?2mil的過(guò)孔在溫升30度的時(shí)候是可以承載2A以上電流的。但是，如果不均勻性進(jìn)一步放大呢？這個(gè)是和你電流的通道，過(guò)孔的分布、數(shù)量都有關(guān)系的，萬(wàn)一某個(gè)過(guò)孔走了3A甚至4A的電流呢？并且這時(shí)候你打25個(gè)或者30個(gè)過(guò)孔，只要沒(méi)有在電流的關(guān)鍵位置，提供的幫助并不會(huì)很大。原因就還是那句話(huà)：電流沒(méi)有你想象的聽(tīng)話(huà)。這個(gè)結(jié)論在確定銅皮寬度時(shí)也是成立的。我們從很多的仿真結(jié)果都能發(fā)現(xiàn)，當(dāng)大電流設(shè)計(jì)在一層銅皮不夠用的情況下，多增加一層來(lái)走電流，電流也并不會(huì)平均分配。由于文章篇幅的關(guān)系，沒(méi)法放太多的，如果大家感興趣，可以在微信后臺(tái)聯(lián)系高速先生我。只要回復(fù)的人比較多，我們可以加一篇文章討論這個(gè)問(wèn)題。所以上期的問(wèn)題答復(fù)，我給大家都扣了1分，原因就是：在電流達(dá)到20A這個(gè)量級(jí)或者更大時(shí)，常規(guī)的通過(guò)經(jīng)驗(yàn)或者公式計(jì)算的銅皮載流和過(guò)孔載流，都存在風(fēng)險(xiǎn)。有效的方式就是通過(guò)DC仿真軟件來(lái)進(jìn)行評(píng)估。幫Sigrity