在PCB設(shè)計(jì)中管理高密過孔的需求如何實(shí)現(xiàn)呢？

正如五金店里需要管理并陳列各種類型、公制、材質(zhì)、長度、寬度和螺距等的釘子、螺絲類安裝件，PCB 設(shè)計(jì)領(lǐng)域中也需要管理過孔這樣的設(shè)計(jì)對象，尤其在高密設(shè)計(jì)中更是如此。傳統(tǒng)的PCB設(shè)計(jì)可能只使用幾種不同的過孔，但如今的高密互連 (HDI) 設(shè)計(jì)則需要許多不同類型和尺寸的過孔。

而每一個(gè)過孔都需要被加以管理，從而被正確地使用，確保最大程度提高電路板性能和無誤差可制造性。本文將詳細(xì)闡述在 PCB 設(shè)計(jì)中管理高密過孔的需求，以及如何實(shí)現(xiàn)這一需求。

驅(qū)動(dòng)高密PCB設(shè)計(jì)的因素

隨著 市場對小型電子設(shè)備的需求不斷增長 ，驅(qū)動(dòng)這些設(shè)備的印刷電路板也不得不隨之縮小，以便能安裝到設(shè)備中。與此同時(shí)，為了滿足性能提升要求，電子設(shè)備不得不在電路板上增加更多的器件和電路。

PCB 器件的尺寸在不斷減小，而引腳數(shù)量卻在增加， 因此不得不使用更小的引腳和更緊密的間距來進(jìn)行設(shè)計(jì)，這一切讓問題更加復(fù)雜。對于 PCB 設(shè)計(jì)師來說，這相當(dāng)于袋子越來越小，而里面裝的東西越來越多。傳統(tǒng)的電路板設(shè)計(jì)方法很快就達(dá)到了極限。

為了滿足在更小的電路板尺寸上增加更多電路的需求，一種新的 PCB 設(shè)計(jì)方法應(yīng)運(yùn)而生——**高密互連，簡稱 HDI。HDI 設(shè)計(jì)采用了更先進(jìn)的電路板制造技術(shù)，線寬更小，材料更薄，具備盲孔和埋孔或者用激光鉆出來的微孔。**得益于這些高密特性，更小的電路板上可以布置更多的電路，并為多引腳集成電路提供了可行的連接解決方案。

使用這些高密過孔還帶來了其他幾個(gè)好處：

• **布線通道：**由于盲孔和埋孔以及微孔不穿透板層堆疊，這在設(shè)計(jì)中創(chuàng)造了額外的布線通道。通過有策略地放置這些不同的過孔， 設(shè)計(jì)師可以為擁有數(shù)百個(gè)引腳的器件布線。 如果只使用標(biāo)準(zhǔn)的通孔，引腳如此之多的器件通常會(huì)阻塞所有的內(nèi)層布線通道。
• 信號完整性 ：小型電子設(shè)備上的許多信號也有 特定的信號完整性要求 ，而通孔不能滿足此類設(shè)計(jì)要求。這些過孔會(huì)形成天線，引入EMI問題，或者影響關(guān)鍵網(wǎng)絡(luò)的信號返回路徑。使用盲孔和埋孔或者微孔，則可以消除潛在的因?yàn)槭褂猛锥斐傻男盘柾暾詥栴}。

為了更好地理解上文所說的這些過孔，我們接下來看一下在高密設(shè)計(jì)中可以使用的不同類型的過孔及其應(yīng)用。

PCB 設(shè)計(jì)工具中的過孔列表顯示了不同過孔的類型和配置

高密互連過孔的類型和結(jié)構(gòu)

過孔是電路板上連通兩層或兩層以上堆疊的孔洞。通常來說，過孔將走線承載的信號從電路板的一層傳輸?shù)搅硪粚酉鄳?yīng)的走線上。為了在走線層之間傳導(dǎo)信號，過孔在制造過程中被鍍上金屬。根據(jù)具體用途，過孔的尺寸和焊盤各不相同。較小的過孔用于信號布線，而較大的過孔則用于電源和接地布線，或幫助過熱的器件散熱。

電路板上不同類型的過孔

用于高密設(shè)計(jì)的典型微孔

根據(jù)設(shè)計(jì)需求，可以對以上不同類型的過孔進(jìn)行配置，使它們配合工作。 例如，微孔可以與其他微孔疊放在一起，也可以與埋孔疊放在一起。這些過孔也可以交錯(cuò)排列。如前所述，微孔可以放置在表面貼裝元件引腳的焊盤內(nèi)。由于沒有了從表面貼裝焊盤到扇出過孔的傳統(tǒng)走線，布線擁塞的問題得到進(jìn)一步緩解。

以上不同類型的過孔可以用于 HDI 設(shè)計(jì)。接下來，我們看看 PCB 設(shè)計(jì)人員如何才能有效地管理過孔的使用。

PCB設(shè)計(jì)CAD工具中的高密過孔管理

雖然只有少數(shù)幾種類型的過孔可用于 PCB 設(shè)計(jì)，但有許多方法可以創(chuàng)造出不同的過孔大小和形狀。 用于電源和接地連接的通孔，通常比用于常規(guī)布線的通孔更大，放置在擁有幾百個(gè)引腳的大型 BGA 元件底部的過孔除外。 對于這些，除了BGA 焊盤以外，可能還需要表面貼裝焊盤中的微孔。

雖然較大的元件將受益于微孔的使用，但微孔并不適合引腳較少的常規(guī)表面貼裝元件；對于這種布線則建議使用標(biāo)準(zhǔn)的通孔。 這些通孔比電源和接地過孔更小，而用于散熱的通孔更大。此外，還可以使用各種不同尺寸的盲孔和埋孔。

顯然，在 HDI 設(shè)計(jì)中，由于需要許多不同的過孔來滿足所有的設(shè)計(jì)需求，因此容易使人不知所措。雖然設(shè)計(jì)師可以跟蹤其中的幾個(gè)過孔，但隨著過孔的尺寸規(guī)格越來越多，過孔變得越來越難以管理。不僅 **設(shè)計(jì)師必須管理所有這些過孔，而且根據(jù)電路板的區(qū)域，不同的過孔可以用于同一個(gè)網(wǎng)絡(luò)。

例如，時(shí)鐘信號可以通過 SMT 焊盤中的微孔從 BGA 引腳走線出去，但隨后會(huì)在那條線路的下一段回到埋孔。但對于這個(gè)網(wǎng)絡(luò)，最好不要使用傳統(tǒng)式過孔，因?yàn)轭~外的筒狀孔壁可能會(huì)在線路上產(chǎn)生不必要的天線。

那么，如何更好地管理過孔呢？Cadence^?^ Allegro^?^ PCB Designer為設(shè)計(jì)師提供了有效的高密過孔管理功能。

利用 Allegro PCB Designer 的規(guī)則管理來系統(tǒng)地管理過孔間距

使用先進(jìn)的規(guī)則管理系統(tǒng)

Cadence Allegro PCB Designer 的規(guī)則管理器可為每個(gè)網(wǎng)絡(luò)分配一個(gè)或多個(gè)過孔用于布線。這將減輕設(shè)計(jì)師在連接每個(gè)網(wǎng)絡(luò)時(shí)手動(dòng)篩選所有可用過孔的壓力。也可以為網(wǎng)絡(luò)組設(shè)置網(wǎng)絡(luò)類，這些網(wǎng)絡(luò)類可以分配特定的過孔，大大簡化了手動(dòng)管理。此外，可以為過孔或者電路板的特定層和區(qū)域全局分配間距等多個(gè)過孔約束；還可以為正在處理的不同過孔類型指定間距約束。