过孔对信号传输的影响

过孔（via）是多层PCB重要组成部分之一，钻孔费用通常占PCB制板费用30%到40%。简单说来，PCB上每一个孔都可以称之为过孔。从作用上看，过孔可以分成两类：一是用作各层间电气连接；二是用作器件固定或定位。如果从工艺制程上来说，这些过孔一般又分为三类，即盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面内层线路连接，孔深度通常不超过一定比率(孔径)。埋孔是指位于印刷线路板内层连接孔，它不会延伸到线路板表面。上述两类孔都位于线路板内层，层压前利用通孔成型工艺完成，在过孔形成过程中可能还会重叠做好几个内层。第三种称为通孔，这种孔穿过整个线路板，可用于实现内部互连或作为元件安装定位孔。由于通孔在工艺上更易于实现，成本较低，所以绝大部分印刷电路板均使用它，而不用另外两种过孔。以下所说过孔，没有特殊说明，均作为通孔考虑。

从设计角度来看，一个过孔主要由两个部分组成，一是中间钻孔（drill hole）,二是钻孔周围焊盘区。这两部分尺寸大小决定了过孔大小。很显然，在高速,高密度PCB设计时，设计者总是希望过孔越小越好，这样板上可以留有更多布线空间，此外，过孔越小，其自身寄生电容也越小，更适合用于高速电路。但孔尺寸减小同时带来了成本增加，而且过孔尺寸不可能无限制减小，它受到钻孔(drill)和电镀（plating）等工艺技术限制：孔越小，钻孔需花费时间越长，也越容易偏离中心位置；且当孔深度超过钻孔直径6倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如，如果一块正常6层PCB板厚度（通孔深度）为50Mil，那么，一般条件下PCB厂家能提供钻孔直径最小只能达到8Mil。随着激光钻孔技术发展，钻孔尺寸也可以越来越小，一般直径小于等于6Mils过孔，我们就称为微孔。在HDI（高密度互连结构）设计中经常使用到微孔，微孔技术可以允许过孔直接打在焊盘上（Via-in-pad），这大大提高了电路性能，节约了布线空间。

过孔在传输线上表现为阻抗不连续断点，会造成信号反射。一般过孔等效阻抗比传输线低12%左右，比如50欧姆传输线在经过过孔时阻抗会减小6欧姆（具体和过孔尺寸，板厚也有关，不是绝对减小）。但过孔因为阻抗不连续而造成反射其实是微乎其微，其反射系数仅为：(44-50)/(44 50)=0.06，过孔产生问题更多集中于寄生电容和电感影响。