高速PCB設計過孔不添亂，樂趣少一半
發(fā)布時間：2025-04-01 14:38
高速PCB設計過孔間距對PCB阻抗影響的案例 高速先生成員--姜杰
高速先生最近寫了不少介紹高速信號仿真的文章（文章鏈接匯總，看這篇就夠了《聊聊100G信號的仿真》）。雷豹逐一研讀后感覺獲益匪淺，甚至一度覺得自己強的可怕，不過，在得知即將負責一個112Gbps的仿真項目后，多少還是有點小緊張，就像等待男友的少女……
雖然是改板設計，畢竟信號速率擺在那里，雷豹絲毫不敢大意。經(jīng)過前期的密集溝通和準備工作，單板終于進入了仿真階段。
其中，BGA高速信號管腳的優(yōu)化方式，暫時保留之前的設計，最終方案有待仿真確認。
根據(jù)高速信號的管腳分布，為減小TX與RX之間的串擾，二者需要分層布線。同時，為減小反向信號之間線穿孔帶來的串擾（不知道在說啥的朋友看這里《TX RX分層，怎么分才對？》），對于TOP面布局的BGA，外圈管腳對應的高速信號走線，選擇靠TOP面的層面，扇出過孔的Z軸方向有效長度較短（簡稱短過孔）；內(nèi)圈管腳對應的高速信號走線，選擇靠BOTTOM面的層面，扇出過孔的Z軸方向有效長度較長（簡稱長過孔）。
所以，現(xiàn)在的問題就是該如何對長、短兩種過孔分別進行優(yōu)化了。
雷豹決定先看短孔的情況，因為短孔通常呈容性，優(yōu)化方法也比較簡單，反焊盤咔咔一頓挖就行了。果然，短孔阻抗和預期的一樣，是偏低的。
一通操作猛如虎，短孔阻抗很快就達到了比較理想的水平。
接下來是長孔，上一次優(yōu)化感性長孔的痛苦回憶讓雷豹心有余悸，深呼吸，先摸摸底，仿真看看原設計的阻抗有多夸張。
出人意料，Z軸有效長度123mil的長過孔，阻抗居然也呈容性特征！
怎么回事？本來憋足勁想要大展拳腳的雷豹，感覺像是一拳擂在了棉花上。
他的第一反應是，Layout攻城獅熟讀高速先生文章，長孔使用了孔徑較大的過孔。檢查發(fā)現(xiàn)長孔和短孔的過孔相同，孔徑8mil。
那就只有過孔分布的影響了。可是，Pitch一樣的管腳扇出方式不應該也是一樣的嗎？
雖然覺得同一個BGA差分過孔扇出方式不大可能不同，雷豹還是開始仔細比對，還真就找出了差異：短過孔的N、P信號過孔對內(nèi)間距37mil，長過孔的只有31mil！
看到原版設計兩種過孔間距的規(guī)律性分布，雷豹仿佛明白了什么。為此，他專門做了個對比，其它條件不變的情況下，把長過孔的間距也增加至37mil，果不其然，感性過孔如約而至，阻抗再次飄高。
找到原因，剩下的就好辦了。容性過孔嘛，熟悉的配方，熟悉的套路，雷豹手到擒來，很快完成了長孔的阻抗優(yōu)化。
通過這個案例，雷豹也琢磨出了點門道：沒有什么是一成不變的，只要能優(yōu)化性能，BGA扇出過孔的間距同樣可以用來做文章，正所謂：
“別人笑我太瘋癲，
我笑他人看不穿?！?/span>
不見阻抗突變處，
無峰無谷無波瀾。
看來，原版背后有高手，雷豹迫不及待的去OA流程溯源，師傅Chris的名字赫然入目……
一博科技成立于2003年3月，深圳創(chuàng)業(yè)板上市公司，股票代碼: 301366，專注于高速PCB設計、SI/PI仿真分析等技術服務，并為研發(fā)樣機及批量生產(chǎn)提供高品質(zhì)、短交期的PCB制板與PCBA生產(chǎn)服務。致力于打造一流的硬件創(chuàng)新平臺，加快電子產(chǎn)品的硬件創(chuàng)新進程，提升產(chǎn)品質(zhì)量。
