作者:一博科技
3 N; _1 Q% \0 m* T3 L. t; p7 {+ K0 _1 y7 p: }: h
假设PCB厚度=2.2mm,信号从top层经过孔换层到内侧,本文用连接器的过孔为例进行说明,某连接器的过孔完成孔径(即电镀后)是0.46mm,但钻孔孔径是0.55mm(即电镀前),如下图所示: 图 1过孔结构图
# M4 A: W) B, o$ M% f2 `! R( l5 j; a
下面我们对该过孔进行建模仿真,看看过孔stub到底对信号有什么样的影响,影响有多大。3 n. L+ ~! k3 l) `7 @
2 z, o9 v: W2 R: f- |4 e过孔孔径0.55mm,过孔是空心的,红色圆环为孔壁,过孔的俯视图如下所示:
; C6 X* ?+ t# P5 |, H1 h# }8 }) e3 M B
图 2过孔俯视图- y0 ^9 K8 A$ z5 v7 r
9 c l% `5 k4 L3 s) b: O* g/ ^
, X% o% q# J8 I0 p% P7 l' M
1. 当过孔不背钻时,从bottom到布线层的过孔stub为30.6mil,如下图所示:
. H2 O, a8 ^+ M2 q0 m i: o8 b
& G9 [) U/ y, t: @* e图 3 过孔不背钻侧面图
+ A* d( l% a8 y- f8 `0 y* v( r5 O0 ^% ]! H6 e
" I" ~+ U" W: {
2. 对过孔背钻,为了不伤害到布线层,进行背钻时会留个安全间距,以2.2mm的板厚,背钻残端会有2~10mil,我们按照最差的情况进行分析,即背钻后过孔stub=10mil,如下图所示:
3 I; m' {8 |; L) ?: F7 U/ @3 h8 P1 U1 r1 a% M
图 4 过孔背钻侧面图 O- G" r- I+ d
以上两种情况下的插损如下图所示:
* |' {4 A+ F, D0 C+ ^ `, C! X' I/ G* b2 I$ H9 ^* u5 E6 C* B7 Q4 a
图 5各种情况插损对比图 " X% _- l/ v& z7 J/ q
7 N: S e* F+ K G; n
6 z% y, ~" a/ A5 u; ~( T 图 6各种情况回损对比图
8 x3 O+ u% K/ h9 x! z R- M# g% X6 J8 D+ m! D- Q( m. @- y
说明:7 D& G. S3 @/ t6 j6 [, @
SDD21_1:Case1过孔不背钻,过孔stub为30.6mil;+ d0 D: f6 \: X: O$ g+ T) a7 F
SDD21_2:Case2过孔背钻,过孔stub为10mil。
" \/ \ s! \% }( ] Z2 h. W0 y5 t$ u
6 ?' W" j" G; YTable1.过孔不同处理方式对比
2 H" ?$ P7 Y+ `+ }; i% C6 H/ A p( a) S$ i& \# j- P1 r
: f0 P2 N, ~) w6 P% {! L. r2 U* d
1 l( L" C0 K9 j- p: n! s% M
# z7 ]. q1 B4 X+ x7 I2 c, [. l+ E* R; E$ m7 M
- 对于10Gbps的信号,在其奈奎斯特频率5GHz处,背不背钻,两者的差异只有0.1dB。
- 但是对于25Gbps的信号,在其奈奎斯特频率12.5GHz处,不背钻时的插损=-1.459dB,背钻后的插损=-0.885dB,背钻后插损提升了0.574dB,这个什么概念呢?相当于走线可以多走近1inch,一对过孔的残端缩短20.6mil对信号就有如此大的提升,如果过孔stub更长的情况呢?如果有多对过孔呢?
- 不背钻时过孔stub=30.6mil,信号在35GHz处就发生谐振,且在50GHz内有两次谐振;而背钻后过孔stub=10mil,信号的谐振频率点由35GHz推迟到了46.9GHz。
- 过孔stub=10mil时的回损比过孔stub=30.6mil时的回损提升了4.57dB。
U; Z- [7 j7 i. [) G2 g& E( V 到此,相信大家知道不同信号速率有不同的容忍的过孔stub长度,越高速的信号,过孔进行背钻得到的收益越大。# s2 t1 Z! [- I( M7 b, F. a) s" l
|