过孔的反焊盘仿真
过孔在PCB设计中地位不言而喻,它起到多个层叠之间的互连作用。有人肯定会说我是单面板,好吧!你赢了!除了单面板,两层以上的板子,层间互连都需要过孔。而且还起到器件的固定作用,比如:零件孔。
过孔在不同的PCB形态中又分为通孔,盲孔和埋孔。不管哪种孔都由孔焊盘,孔壁,反焊盘,非功能焊盘等几个部分组成。从过孔的结构来看,物理上面一定会有寄生效应。
也就是说,在高速信号传输过程中,这个孔就不是一个单纯的孔。它会有各种寄生参数,从而影响信号的完整性。最明显的表征就是使阻抗不连续性。如下图:100ohm的差分线,在M1点最低阻抗降到90ohm。
我们从寄生电容和寄生电感两个方面来看,我们首先来看看过孔的等效模型。
寄生电容:
过孔的寄生电容公式可以近似为
其中:D1过孔焊盘直径(inch);D2过孔反焊盘直径(inch);T PCB的板厚(inch); 相对介电常数。
寄生电容的存在会延迟信号及变缓信号的上升时间。从公式上看,板厚越厚,焊盘变大,反焊盘变小,寄生电容就会变大。原创今日头条/飞聊:卧龙会IT技术
寄生电感:
过孔的寄生电感公式可以近似为
其中:h过孔的长度(inch);d过孔直径。
寄生电感会使消弱旁路电容的作用,等效阻抗较大的时候,会比寄生电容更可怕。从公式中看出,孔的长度越长,孔径越小,寄生参数越大。不能只看一两个参数,需要综合起来看各个参数的影响。
一般实际设计产品的时候,定义符合制程及设计要求合适的叠构及过孔结构。然后,以反焊盘为变量进行仿真,看反焊盘大小多少最为合适。
很多仿真软件都有方面的的功能。皮皮一般用HFSS Via Wizard,建立叠构及过孔结构。然后,在HFSS中建立VIA的3D模型,进行阻抗曲线的求解,得出最合适的反焊盘尺寸。
HFSS Via Wizard中填入叠构和过孔:原创今日头条/飞聊:卧龙会IT技术
如下图,分别在相应的地方填入数据,最后点击generate project 进入HFSS中,则会自动打开软件建立了一个差分对的模型。如果在使用软件过程中有疑问,也可以留言互动讨论哦。
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HFSS中建立VIA的3D模型:
在软件中,把VIA antipad作为变量,用软件分析不同变量下,阻抗的值,选出最优的值。
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下面举一个例子:
85OHM的差分阻抗线,12L,以antipad作为变量,进行仿真。
从上图看出,M1的曲线接近目标值,这个时候的antipad是19mil。M2也接近目标值。所以为了间距问题,可以antipad是18mil。原创今日头条/飞聊:卧龙会IT技术
所以建议过孔模型:
还有其他问题的话可以关注VX公众号:凡亿PCB
一起来探讨吧!!
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