你想要的過孔和加工出來的過孔有多大差別？
發布時間：2023-09-19 15:55
作者：一博科技高速先生自媒體成員 黃剛
在高速PCB設計中，過孔的影響力不言而喻，一個優化不好的過孔就可以把整個鏈路的性能降低一個level！更重要的是如果你覺得你在PCB設計上優化好了，加工出來就一定是這個樣子的話，那你就…
高速先生文章其實關于過孔的影響已經寫過很多篇文章了，包括了它的各部分結構是如何影響阻抗的；它的過孔stub是如何對信號造成致命影響的；它在不同層的出線也會有著不同的阻抗表現等等的文章，大家都可以往前去再翻閱一下哈。
但是今天我們要說的是設計與加工的誤差，再細致的說，今天講的是過孔的設計孔徑和實際加工出來的孔徑的差異，因為根據我們之前說過的文章，孔徑對于過孔阻抗的影響也是很大的，而且過孔孔徑越大，過孔的阻抗就越低。本來都已經很難把過孔的阻抗做到單端50或者差分100歐姆了，再加上加工之后就更難了。因此我們今天通過自己做的一塊測試板的仿真和測試讓大家知道設計孔徑和加工出來的孔徑其實是存在差異的哈！
我們的測試板分別設計了8mil，10mil，12mil和14mil的四種孔徑的過孔，如下所示：為了保證變量的單一性，我們把過孔的反焊盤大小和與旁邊地過孔的位置距離都做成一樣，唯一的變量就是過孔的孔徑（以及過孔對于的pad）。
那我們要怎么才能知道設計與加工的誤差呢？方法也很簡單，下面我們拿14mil的過孔舉例說明我們的驗證方法。
我們首先知道PCB設計上的14mil過孔實際上指的是加工電鍍完后的孔徑為14mil，，如下所示：
大家肯定也知道，如果要在加工后達到14mil的完成孔徑，那鉆孔孔徑肯定是需要大于14mil的，因為在鉆孔完成后需要對孔壁進行電鍍，保證垂直方向的連通性。
那么鉆孔的大小就是我們所關心的參數了，它直接和我們的阻抗所掛鉤。因為我們就可以去模擬鉆孔的大小對該過孔模型進行掃描仿真了。
那我們就能通過仿真得到不同鉆孔孔徑時這個過孔的阻抗情況了，如下所示：從0.35mm的14mil到0.55mm的22mil鉆孔孔徑時的過孔阻抗。從仿真結果能看到，變化2mil鉆孔孔徑時對過孔的阻抗來說也是不小的變化。原本14mil設計過孔阻抗剛好能達到50歐姆，隨著加工的孔徑越來越大之后，真實的阻抗也是慢慢的往下降了。
那么你們所好奇的這個14mil的設計孔徑，板廠默認會用多大鉆刀去鉆孔呢？高速先生既然已經把這塊測試板做出來了，肯定是它的測試數據，我們逐一把仿真結果和測試結果進行對比，發現0.45mm鉆孔孔徑的仿真結果和真實的測試結果能更好的擬合上。也就是說，對于這個設計孔徑14mil的過孔來說，工廠會用0.45mm也就是18mil的鉆刀進行鉆孔，然后再電鍍成14mil的完成孔徑！
當然其他孔徑的過孔，高速先生也做了類似的仿真測試驗證，來證明板廠對不同設計孔徑所使用的鉆刀大小，這里由于篇幅關系就不一一列舉了。高速先生通過這篇文章想告訴大家的是，我們在進行過孔的PCB設計時，一定要提前估計到它在加工后的一些變化，尤其是在高速設計中，它的加工變化對通道的性能會產生不小的影響，要把這部分的裕量預留出來才是一個優秀的PCB設計！
