PCB设计中的过孔

热焊盘是用于设置当它穿透铜皮（同一网络，是穿透铜皮，而不是连接导线） 时，如何与铜皮相连。
反焊盘是用于设置当它穿透铜皮（不是一个网络）时，铜皮如何避让。
阻焊开窗，是设置过孔在板上时是否裸露，以及裸露的尺寸。
PADS 中设置
在 PADS 中，推荐的 VIA 设置是带有 Layer25 的数据的，它其实是用于出负 片的。出负片时，一定要把这些孔器件的 Layer25 加上，否则就没有安全间距了。 负片的设置，可能还需要仔细的研究一下。
2. 专为安规设计的过孔，Via_SAFE，是需要与任何铜皮都保持很大的安全 间距的。反焊盘一般设置为 70mil 或更大。Via_POE，反焊盘一般设置为 130mil（POE 噪声大）。这种过孔可能与铜皮互联，也可能不互联。
3. 专为高密度 BGA 芯片设计的过孔，Via_BGA，是需要与铜皮保持良好的 连接的。所以对于 BGA 的电源/地过孔，应该采用全连接。所以这种过 孔的 Thermal 方面的数据，应该是全连接（Cover）。
过孔的寄生电容 C
0.746pF 1.12pF 0.373pF 1.12pF
表 2.1 典型过孔的寄生电容
三.过孔的寄生电感
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：
简要说明
用于默认区域 用于默认区域 安规专用过孔
L=5.08H[ln(4H/d)+1]
其中 L 指过孔的电感（单位 nH），H 是过孔的长度(对通孔就是板的厚 度，单位 inch)，d 是中心钻孔的直径(即过孔的内径，单位 inch)。
从计算公式可以看出：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。过孔长度越大，寄生电感越大；过孔内径越小，寄生电 感越大。
PADS 中，如果在 VIA/焊盘中设置了 Pad/Thermal/Anti-Pad，则按照设置的 来进行。如果没有设置，则按照安全间距/铺铜设置来进行。Anti-Pad 设置以后， 正片铺铜时，会按照这个参数进行避让。Thermal 设置以后，则在铺铜层会调用 这个设置。在非铺铜层时，还是会调用 Pad 的设置。Thermal 有内径与外径，内 径应该至少大于 Via 的内径，如果 Thermal 的外径设置小于了 Via 的外径，则是 全连接（Cover）。
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。
板厚减小，过孔的寄生电容、寄生电感都会近似成比例减小。 过孔内/外径越小，寄生电容越小，但寄生电感会略微增加。因此，对于高 速信号，应该选用小过孔。但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，而且过孔的 尺寸不可能无限制的减小，它受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术的限制： 孔越小，钻孔加工工艺越难，需花费的时间越长，也越容易偏离中心位置；且当 孔的深度超过钻孔直径的 6 倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如，现在正常 的一块 6 层 PCB 板的厚度（通孔深度）为 50Mil 左右，所以一般 PCB 厂家能提 供的钻孔直径最小只能达到 8Mil。建议普通设计中过孔不能小于 8mil/18mil，通 常可以选用 12mil/20mil。
板厚，过孔尺寸(ε=4.2)
板厚 1.6mm（63mil），Via 外径 20mil，绝缘直径 30mil 板厚 1.6mm（63mil），Via 外径 30mil，绝缘直径 40mil 板厚 0.8mm（31mil），Via 外径 20mil，绝缘直径 30mil 板厚 1.6mm（63mil），Via 外径 30mil，绝缘直径 40mil
名称
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
简要说明
Via12
12 25
45
Via12-BGA
12 25
40
Via12-GEN
12 25
40
Via12-BGA-FULL 12 25
12
Via12-10BGA-FULL 12 23
12
Via12-SAFE
12 25
40
45 NO 用于默认区域
40
NO
用于 1.27mm BGA 区 域
焊盘
开窗
Via16 Via16-FULL Via16-POE Via16-SAFE
16 30
45
16 30
16
16 30
45
16 30
45
45 21 45 21 156 21 80 21
表 5－5：内径为 16mil 的过孔
简要说明
用于默认区域 用于默认区域 POE 电源过孔 安规专用过孔
名称
规则
1.43nH
3.04nH 0.56nH
1.35nH 2.91nH
总体影响
四.过孔对高速信号的影响
寄生电容的影响 寄生电感的影响 过孔引起的 Stub 问题 过孔本身长度引起的走线长度变化 信号换层而带来的传输速度不同问题
五、PCB 设计中推荐使用的过孔参数
过孔可以分为有内径，外径，热焊盘，反焊盘，阻焊开窗等五个重要数据。 过孔是先按照外径转孔，然后在里面电镀形成一个空心柱状，即为内径。
4. 下表是从网络上拷贝的某人的过孔设置。
名称
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
简要说明
Via8-10G Via8-BGA Via8-GEN Via8-BGA-A Via8-BGA-FULL Via8-SAFE
8
18
28
8
18
28
8
18
28
8 20（24） 28
8
18
8
8
18
28
40 NO 用于 10G 信号
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
Via18-FULL
18 32
18
50 23
表 5－6：内径为 18mil 的过孔
简要说明
特殊过孔
名称
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
VIA20 Via20-full via20-safe
20 35
50
20 35
20
20 35
50
50 25 50 25 85 25
表 5－7：内径为 20mil 的过孔
反比 0.72pF
1.0mm
1.2mm
1.6mm 1.43pF
2.0mm
2.5mm
3.0mm 2.69pF
10/18/40 0.8mm 0.74pF
1.0mm
1.2mm
1.6mm 1.48pF
2.0mm
2.5mm 3.0mm 2.77pF
L(pF)
延时
---
正比（大）
反比（小）
---
---
0.60pF
C=1.41εHD1/(D2-D1) pF, L=5.08H[ln(4H/d)+1] nH.
C(pF)
延时
基材介质ε(4.2) 正比
板厚 H(Inch)
正比
Via 内 径 直 径 d (Inch) Via 外 径 直 径 D1 (Inch)
--正比（小）
Via 反焊盘直径 D2 (Inch) 8/16/40 0.8mm
一.过孔的承载电流
PCB 上的传输线铜箔，其厚度一般为 1.2mil（30um）左右，而过孔内的铜箔 厚度，一般都大于 2mil，所以展开看，铜箔厚度大于传输线。
而传输线打过孔时，传输线宽度一定会小于过孔直径，所以过孔的铜箔宽度 也会显著的大于传输线宽度。对传输线铜箔而言，厚度为 35um 时，20mil 线宽 可通过电流是 1.35A。
10 22
32
10 22
32
10 22
32
10 22
32
40 15 用于 10G 信号 32 NO 用于 1.0mm BGA 区域 32 15 用于默认区域 130 15 POE 电源用孔
Via10-BGA-10G 10 22
32
Via10-BGA-A 10 22(24) 32
Via10-BGA-FULL 10 22
寄生电容引起的信号上升时间变量值公式：
T（10％-90％） =2.2C(Z0/2)
计算结果为 ps.
从计算公式可以看出：过孔的寄生电容与过孔内径无关，与板厚成正比， 与过孔外径成正比。也就是说，过孔外径越大，寄生电容越大；板厚越大， 寄生电容越大；与地层的绝缘距离设的越大，寄生电容越小。
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。
因此，对于信号过孔，承载电流能力的瓶颈不在过孔上面，而是在传输线上 面。
对于电源过孔，一般的经验是 1A 对应一个过孔（Via10，Via12），如果以更 安全的角度来看，一个（Via10，Via12）的过孔通过电流 600mA 是绝对安全的， 一个（Via20）的过孔通过电流 1A 是绝对安全的。
表 5－8：内径为 24mil 的过孔
简要说明
用于默认区域 48V 专用过孔
特殊过孔 POE 电源过孔 安规专用过孔
名称
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
Via40 Via40-FULL Via40-SAFE
40 60
80
40 60
40
40 60
80
80 45 80 45 110 45
表 5－9：内径为 40mil 的过孔
板厚，过孔尺寸
板厚 1.6mm（63mil），Via 内径 12mil 板厚 1.6mm（63mil），Via 内径 20mil 板厚 0.8mm（31mil），Via 内径 12mil
过孔的寄生电感 L
1.29nH 1.13nH 0.525nH
表 3.1 典型过孔的寄生电感
如果信号的上升时间是 1ns，那么其等效阻抗大小为：XL=πL/T（10-90） =3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略。
这里着重有几点：
1. 专为高速信号设计的过孔，Via_10G，是需要与任何铜皮都保持比较大的 安全间距的。在 Inner 层，可以通过设置该 Via 的 Anti-Pad 来达到目的。 一般设置为 40mil。因为这种过孔专用于高速信号，所以，它几乎不会与 铜皮互联，故 Thermal 方面可以不设置（采用 Pads 安全规则）。
10
Via10-BGA-T
10 21
10
Via10-08BGA-FULL 10 18
10
Via10-SAFE
10 22
32
表 5－2：内径为 10mil 的过孔
40 NO 用于 1.0mm BGA 区域
32 NO
特殊过孔
32 NO 用于 1.0mm BGA 区域
32 NO
特殊过孔
26 NO
特殊过孔
74 15 安规专用过孔
二.过孔的寄生电容
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 H,板基材介电常数为 ε,则：
过孔的寄生电容大小公式为：（近似）
C=1.41εHD1/(D2-D1)
其中参数的单位是（H：inch, D1/D2：inch, 计算结果单位 pF）
简要说明
用于默认区域 用于默认区域 安规专用过孔
名称
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
Via24 Via24-A48V Via24-ALN Via24-POE Via24-SAFE
24 40
55
24 40
84
24 40 170
24 40
55
24 40
55
55 29 84 29 170 29 105 29 90 29
28 NO 用 0.8mm BGA 区域
28 13 用于默认区域
28 NO
特殊过孔wk.baidu.com
28 NO 用 0.8mm BGA 区域
70 13 安规专用过孔
表 5－1：内径为 8mil 的过孔
名称
Via10-10G Via10-BGA Via10-GEN Via10-POE
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
简要说明
40 17 用于默认区域
40
NO
用于 1.27mm BGA 区 域
34 NO
特殊过孔
74 17 安规专用过孔
表 5－3：内径为 12mil 的过孔
名称
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘
焊盘
开窗
Via14-FULL
14 18
14
45 19
表 5－4：内径为 14mil 的过孔
简要说明
特殊过孔
名称
规则
阻焊
孔径
热焊盘 反焊盘