电子设计基本概念100问解析（71-80问）(2) - 电子设计工程杂志社投稿

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电子设计基本概念100问解析（71-80问）(2)

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埋孔，跟普通的钻孔所使用的钻刀是一致的。埋孔只连接内层之间的走线，连接表层通过盲孔，盲孔加上埋孔要将整个的PCB板进行贯通，比如一个6层一阶板的设计，它的盲孔是1-2、5-6；它的埋孔就是2-5。我们在PCB设计中随使用的埋孔的大小要跟通孔的大小一样大，一般设置为8mil的钻孔，16mil的焊盘，关于盲埋孔的设计有疑问的读者，可以联系作者(QQ: 邮件)获取技术支持。

1.77 ?HDI板卡的阶数是怎么定义的？

答：基于有盲埋孔的板子，我们要根据整个板子的压合次数还有激光钻孔的次数来确定HDI板卡的阶数。这里我们以6层板为例来具体讲解下，其它的可以按这个规律来依次类推：

??6层一阶HDI板指，盲孔:1-2,2-5,5-6。即1-2,5-6需激光打孔；

??6层二阶HDI板指，盲孔:1-2,2-3,3-4,4-5,5-6。即需2次激光打孔.首先钻3-4的埋孔,接着压合2-5,然后第一次钻2-3，4-5的激光孔,接着第2次压合1-6，然后第二次钻1-2，5-6的激光孔.最后才钻通孔.由此可见二阶HDI板经过了两次压合，两次激光钻孔；

??另外二阶HDI板还分为:错孔二阶HDI板和叠孔二阶HDI板，错孔二阶HDI板是指盲孔1-2和2-3是错开的，而叠孔二阶HDI板是指盲孔1-2和2-3叠在一起，比如:盲:1-3,3-4,4-6。

1.78?过孔的两个寄生参数是什么，有什么影响，应该怎么消除？

答：过孔的两个寄生参数是寄生电容和寄生电感。

过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可以用以下公式来计算：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。比如说，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=/()=0.517pF，这部分电容引起的上升时间变化量为：T10-90=2.2C(Z0/2)=(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，所产生的影响还是比较大的。

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=[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。

为了消除过孔寄生电容与寄生电感所带来的影响，我们可以采取如下措施。

??选择合理尺寸的过孔大小，比如对6-10层的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；

??使用较薄的PCB板有利于减小过孔的两种寄生参数；

??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；

??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；

??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。

1.79?什么是孤岛铜皮，有什么影响？

答：孤岛铜皮,?Isolated??Shapes,也叫做孤岛，指的是在PCB中孤立、没有与任何地方连接的铜箔。在Allegro软件中，系统会自动统计孤岛铜皮的个数，如图1-49所示，对于PCB板上的孤岛铜皮，一般我们在设计的时候，对于很大块的孤岛铜皮，我们尽量在这个铜皮打上地过孔。让铜皮接地，使整个PCB地连接性更好；而对于面积很小的孤岛铜皮，我们选择删除，点击shape-Delete Island,就可以把整个孤岛铜皮给删除掉，如如1-50所示。

孤岛铜皮的存在，主要是会与周围的信号形成天线效应，引发PCB的EMI的问题，对高速信号线造成干扰，所以我们建议PCB上的孤岛铜皮还是删除比较好。

文章来源：《电子设计工程》网址: http://www.dzsjgc.cn/zonghexinwen/2021/0513/1261.html