在数字通信体系中，跟着PCB布线密 度，布线层数和传输信号速率的不断添加，信号完好性的问题变得越来越杰出，现已成为高速PCB规划者巨大的应战。而在高速PCB规划中，过孔现已越来越普 遍运用，其自身的寄生参数极易形成信号完好性问题，怎么削减过孔自身所发生的信号完好性问题，现已成为高速PCB规划者研讨的要点和难点。
过孔是多层高速PCB的重要组成部分，过孔的费用一般能够占到整个PCB费用30%~40%，过孔首要由两个效果：不同层的电气衔接和器材的固定 和定位。工艺上分为盲孔，埋孔和通孔。盲孔和埋孔得深度不超越PCB的厚度，只连通PCB中的部分层；通孔则贯穿整个PCB层，别的因为通孔在工艺上更易 完成，本钱较低，所以绝大部分PCB只运用通孔，本文首要评论通孔的状况。
若经过严厉的物理理论推导和近似剖析，能够把过孔的等效电路模型为一个电感两头各串联一个接地电容，如图所示。
图 过孔的等效电路模型
从等效电路模型可知，过孔自身存在对地的寄生电容，假定过孔反焊盘直径为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,则过孔的寄生电容巨细近似于：
过 孔的寄生电容能够导致信号上升时间延伸，传输速度减慢，然后恶化信号质量。相同，过孔一起也存在寄生电感，在高速数字PCB中，寄生电感带来的危 害往往大于寄生电容。它的寄生串联电感会削弱旁路%&&&&&%的奉献，然后削弱整个电源体系的滤波功效。假定L为过孔的电感，h为过孔的长度，d为中心钻孔的直 径。过孔近似的寄生电感巨细近似于：
为 了量化剖析过孔直径，过孔深度，过孔焊盘和反焊盘几种要害参数对高速PCB的信号完好性的影响，本文采用了全波电磁仿真软件HFSS软件对高速 PCB过孔进行了三维仿真剖析，与传统的电路等效方法仿真，全波电磁仿真软件具有仿真成果精确牢靠，仿真速度快，界面友爱等长处。为详细剖析过孔的要害参 数对过孔功能的影响，把部分要害参数设置为动态，设置如下：原料为FR4，介点系数为4.4，反焊盘直径R_antipad改动规模 10mil~17mil；过孔直径R_via改动规模10mil~13mil，过孔焊盘R_pad改动规模12mil~16mil，过孔深度H_pad变 化规模59mil~70mil。
图 过孔的三维仿真模型图(HFSS)
仿真的扫描频率规模为0Hz~10GHz，每组仿真成果包含TDR，反射和插入损耗。并详细剖析三种参数与过孔尺度改动的对应联系。
把反焊盘巨细固定为13mil，只改动过孔直径（10mil~12mil）；经过电磁仿真得到TDR，反射，,插入损耗与孔径的对应仿真图，从仿真 成果能够看出：跟着过孔的不断增大，阻抗的不接连性越显着，插入损耗越大，反射也越大。过孔直径由10mil添加到12mil过程中，阻抗不接连严峻时相 差14欧姆左右，一起引进的插入损耗严峻时到达4 dB。所以在高速PCB规划时尽量操控信号过孔的直径，一般不超越0.3mm，削减过孔对信号完好性的影响。
把反焊盘巨细固定为 13mil，过孔直径固定为10mil，改动过孔深（59mil~71mil）；经过电磁仿真得到TDR ,反射，插入损耗与孔径深度的对应仿真图；从仿真成果能够得出跟着孔径深度的不断添加，阻抗不接连性愈加显着，反射更为严峻，插入损耗会变得更大。过孔深 度改动形成的不接连性，反射和插入损耗相没有过孔直径改动形成的显着，孔深由59mil改动到71mil过程中，阻抗严峻时差3 dB左右，插入损耗严峻时为1 dB左右，反射在0Hz~10GHz内也不是特别显着。不过为确保信号完好性，高速PCB规划中PCB叠层越少越好，厚度一般操控在1.5mm以内。
把 反焊盘巨细固定为13mil，过孔深度固定为70mil，只改动过孔焊12mil~20mil），经过电磁仿真得到TDR，反射，插入损耗与 过孔焊盘的对应仿真图，能够得出孔径焊盘的不断增大，阻抗不接连性越显着，反射更为严峻，插入损耗也会更大。阻抗严峻时差5欧姆左右，反射和插入损耗也相 差较为显着，在高速PCB规划中对过孔焊盘的尺度也要操控在合理的规模内，一般小于0.6mm，以削减对信号完好性的影响。
把过孔焊盘大 小固定为10mil，过孔深度固定为70mil，只改动反焊13mil~17mil），经过电磁仿真得到TDR，反射，插入损耗与过孔焊盘的对应仿真图，能够得出反焊盘的不断减小，阻抗不接连性不断恶化，反射更为严峻，插入损耗也会变得大。所以在高速PCB规划中尽量运用较大的反焊 盘，以便削减反射和插入损耗，优化信号传输质量，改进信号完好性。
光迅科技通 过树立过孔三维物理 模型和电磁仿真，研讨了在扫描频率为0Hz~10GHz的规模内，过孔直径，过孔深度，过孔焊盘和反焊盘几种要害参数的改动所带来的阻 抗不接连性，反射和插入损耗的严峻程度；并引荐了高速PCB规划中过孔常用尺度和一些重要的规划准则，这些准则能够为高速PCB规划者供给重要的参阅，同 时能够削减PCB规划中所遇到的信号完好性问题，缩短规划周期和开发本钱。
