如何在高速PCB设计中充分利用通孔技术(THT)

环测威官网：/目前，高速PCB设计已广泛应用于电信，计算机，图形和图像处理等众多领域，所有高科技增值产品均设计用于低功耗，低电磁辐射，高可靠性，小型化和轻便化重量。

为了实现这些目标，通孔技术（THT）的设计和实现对于高速PCB设计具有极其重要的意义。

通孔技术
通孔是多层PCB设计的重要组成部分之一。

通孔由电源平面的通孔，焊盘和隔离区三部分组成，如下图所示。

THT是通过以化学沉积的方式在孔壁上镀覆金属层而获得的，使得来自电路板的每个内层或平面的铜箔可以彼此连接。

通孔的两侧以普通衬垫的形状产生，两者都可以在顶层和底层上直接连接并且也可以保持不连接。

通孔在电连接，固定和定位部件中起作用。

就THT而言，通孔通常分为通孔，盲孔和埋孔：
a。

通孔通孔穿过电路板的所有层，适用于内部互连或起定位孔的作用。

由于通孔过孔可以通过低成本技术获得，因此它们被大多数PCB广泛应用。

湾盲孔指的是负责表面迹线与下方内部迹线之间连接的孔，具有一定的深度。

通孔深度和通孔直径之间的比率通常不超过某个值。

C。

通过埋葬是指位于内部层的连接通孔，这是从PCB板的外观看不到的，因为它不能扩展到电路板的表面。

盲孔和埋孔都位于电路板的内层中，并且它们在层压之前产生。

THT中的寄生电容
环测威官网：/通孔具有寄生电容到地面。

地平面上隔离通孔的直径为D 2 ; 通孔垫的直径为D 1 ; PCB厚度为T ; 衬底材料的介电常数是ε。

然后，通孔的寄生电容可以通过公式来计算c ^ =
1.41 εŤ d 1 /（d 2 - d 1）
寄生电容对电路的主要影响是延长信号的上升时间和降低电路运行速度。

因此，较低的寄生电容越好。

THT中的寄生电感
通孔也具有寄生电感。

在高速数字电路设计过程中，寄生电感引起的危害通常大于寄生电容引起的危险。

寄生串联电感会削弱旁路电容的功能，降低整个电力系统的滤波效果。

当通孔的电感表示为L，通孔长度为h，通孔直径为d时，通孔的寄生电感可以通过符合公式L = 5.08 h [In（4 h / d）+1 来计算出来]
基于该公式，通孔直径很少与电感相关，影响电感的最大元素是通孔长度。

非THT（包括盲孔和埋孔）
在非THT方面，盲通孔和埋入式通孔的应用能够显着降低PCB尺寸和质量，包括层数，提高电磁兼容性（EMC）并降低成本。

而且，设计任务将变得更加容易。

在传统的PCB设计和PCB制造过程中，通孔通常会带来许多问题。

首先，它们占有效空间的大部分。

其次，过高的通孔密度对PCB板的内部跟踪带来了挑战。

在PCB设计中，尽管焊盘和通孔的尺寸不断减小，但当板厚度不成比例地下降时，纵横比将增加，并且当纵横比增加时，可靠性将降低。

随着激光钻孔技术和等离子体干蚀刻技术的成熟，非THT小盲孔和埋孔通孔成为另一种可能性。

当这些孔的直径为0.3mm时，寄生参数将是传统过孔的十分之一，PCB可靠性会上升。

使用非THT时，PCB板上的大量通孔会下降，因此可以留出更多空间进行跟踪。

休息空间可用作大面积屏蔽，以提高EMI / RFI性能。

此外，更多的休息空间也可用作内部组件和关键网络电缆的部分屏蔽，以便它们具有最佳的电气性能。

非THT过孔的应用使元件引脚更容易穿透，从而可以更容易地跟踪高密度引脚组件，如BGA（球栅阵列）组件。

普通PCB中的THT设计
在普通PCB设计阶段，寄生电容和寄生电感很少影响通孔。

就1至4层PCB设计而言，可分别选择直径为0.36mm，0.61mm或1.02mm的通孔，用于接地层中的通孔，焊盘和隔离区域。

一些特殊要求的信号走线可能取决于直径为0.41mm，0.81mm和1.32mm的通孔。

环测威官网：/高速PCB中的THT设计
根据上述THT的寄生特性，我们可以看出，看起来简单的THT往往会对高速PCB设计中的电路设计带来很大的负面影响。

为了减少由THT的寄生效应引起的不良影响，提供以下提示作为参考：
a。

应该选择合适的THT尺寸。

对于具有多层和普通密度的PCB设计，应采用THT，通孔参数分别为0.25mm，0.51mm和0.91mm，用于通孔，焊盘和隔离区域。

对于过孔，焊盘和隔离区域，高密度PCB还可以选择参数为0.20mm，0.46mm和0.86mm的通孔。

非THT 也是选择性的。

对于有关电源或接地的通孔，可以选择大尺寸通孔以降低阻抗。

湾电力平面中较大的隔离区域越好。

就通孔密度而言，D 1的值通常是D 2和0.41mm 的总和。

C。

最好不要跨越层布置信号走线，也就是说，应尽量减少通孔的数量。

d。

利用较薄的PCB有利于减少寄生参数。

即通孔应尽可能靠近电源和接地引脚放置，THT和引脚之间的引线应尽可能短，因为它们会导致电感改善。

此外，电源和地的引线可以尽可能地厚，以使阻抗降低。

当然，应在PCB设计阶段专门分析具体问题。

其他两个方面永远无法避免：成本和信号质量。

在高速PCB设计期间应采取平衡的考虑因素，以可接受的成本捕获最佳信号质量。