CN109379835A - 一种pcb板高速信号过孔设计方法、过孔结构和一种pcb板 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提出了一种PCB板高速信号过孔设计方法、过孔结构和一种PCB板。对于PCB板包括2个过孔的参考层，在过孔高速信号线之间连接处的第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，第一反焊盘的距离为5mil；在非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，第二反焊盘的距离为10mil；而且第一过孔和第二过孔之间挖空。通过本发明的挖空方法及挖空结构可以减少其它层高速信号在挖空过孔处无参考问题，减少需挖空高速线无参考平面的长度，减少共模噪声的产生几率，同时为了提高高速率的差分过孔，特别是16GHZ以上的高速信号的过孔设计质量。
Description
技术领域
本发明涉及PCB(Printed Circuit Board，印刷电路板)技术领域，具体说是一种PCB板高速信号过孔设计方法、过孔结构和一种PCB板。
背景技术
伴随着互联网、大数据的快速发展，云计算时代的到来，越来越多的业务需要借助服务器实现图形处理、数据计算，随着业务量的增加，服务器的稳定性变得越来越重要。服务器设计中最重要的部分为高速信号设计，如果高速信号设计不好，就有可能使设计功能受影响，严重的可能使系统不能正常工作。信号完整性问题的核心是：阻抗和损耗，阻抗要尽量匹配，损耗要尽量小。对于高速信号而言，阻抗和损耗是都要考虑的因素，受到制作工艺等的影响。一般阻抗都有一个允许的波动范围，比如10％，而对应的损耗则要尽量减小，否则链路的损耗过大，将会影响信号可传输的长度及传输的质量，甚至可能导致无法接收到正确的信号。
在现有技术高速链路设计中，针对过孔处的阻抗不连续和损耗过大问题，其改善方案，如图1所示为现有技术中，差分过孔挖洞示意图。对两个差分孔，即一对差分孔对应的所有PCB参考层进行挖空处理，其挖空方式为差分过孔的反焊盘外一定距离如2mil及两个差分过孔之间都挖空，差分信号的过孔对应的PCB所有层都挖空，以减少阻抗不连续和损耗。现有技术挖空区域较大，需挖空的高速信号的会有一小段没有参考平面，如图1中所示的5所指信号线没有参考的区域，现阶段，此区域的线长较长，会影响信号的完整性。另外，如果其它层有穿过此差分过孔区域的信号，挖空区域过大也会造成其它信号的参考层面部分缺失，造成该高速线参考平面不连续，影响其信号质量。最后，如果差分线的PN跨挖空区域的部分如果不能良好的等长匹配，还会带来共模噪声。现阶段使用此所有层都挖空的方法，很重要的一个考量是其很容易导入。但是，随着信号速率的继续提升，此种所有层都挖空的方法已经不是最优设计，还有可能会影响信号传输质量。
发明内容
针对以上缺点，本发明提出了一种PCB板高速信号过孔设计方法、过孔结构和一种PCB板，可以减少其它层高速信号在挖空过孔处无参考问题，减少共模噪声的产生几率，同时提高高速率差分过孔的高速信号的过孔设计质量。。
本发明实施例提供了一种PCB板的制作方法，包括以下步骤：
在过孔高速信号线之间连接处的第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，所述第一反焊盘的距离为5mil；
在非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，所述第二反焊盘的距离为10mil；而且第一过孔和第二过孔之间挖空。
进一步的，所述过孔高速信号线之间连接处的第一层面设置有第一反焊盘；所述非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面设置有第二反焊盘；且所述第一反焊盘上设置的第一过孔与所述第二反焊盘上设置的第二过孔相对应。
进一步的，一种PCB板包括若干过孔高速信号线和若干非过孔高速信号线。
进一步的，所述第一层面设置在过孔高速信号线之间的连接处；
所述第二层面设置在非过孔高速信号线之间的连接处。
本发明实施例还提出了一种PCB板高速信号过孔结构，包括若干个过孔高速信号线、若干个非过孔高速信号线、第一层面、第二层面和过孔焊盘，在所述第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，所述第一反焊盘的距离为5mil；在所述第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，所述第二反焊盘的距离为10mil，且第一过孔和第二过孔之间挖空。
进一步的，所述第一反焊盘和第二反焊盘均为圆形。
进一步的，一种PCB板是包含一种PCB板高速信号过孔结构的一种PCB板。
发明内容中提供的效果仅仅是实施例的效果，而不是发明所有的全部效果，上述技术方案中的一个技术方案具有如下优点或有益效果：
本发明实施例提出了一种PCB板高速信号过孔设计方法、过孔结构和一种PCB板。对于PCB板包括2个过孔的参考层，在过孔高速信号线之间连接处的第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，第一反焊盘的距离为5mil；在非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，第二反焊盘的距离为10mil；而且第一过孔和第二过孔之间挖空。本发明相对于传统所有层都挖空的设计方式，过孔的高速信号线之间在过孔焊盘的基础上做5mil的圆形挖空，非过孔高速信号线之间的其它层在过孔焊盘基础上做10mil的全挖空。可以减少其它层高速信号在挖空过孔处无参考问题，减少需挖空高速线无参考平面的长度，减少共模噪声的产生几率，同时为了提高高速率的差分过孔，特别是16GHZ以上的高速信号的过孔设计质量。
附图说明
图1是现有技术中差分过孔挖洞示意图；
图2是本发明实施例一种PCB板高速信号过孔设计方法流程图；
图3是本发明实施例1一种PCB板高速信号过孔处连接示意图；
图4是本发明实施例1中过孔高速信号挖空方式示意图；
图5是本发明实施例1中非过孔高速信号挖空方式示意图；
图6是按照本发明实施例1的挖空方式和现有技术挖空方式阻抗波形对比图；
图7是按照本发明实施例1的挖空方式和现有技术挖空方式损耗波形对比图；
1-差分信号；2-挖空区域；3-过孔焊盘；4-过孔反焊盘；5-信号线没有参考的区域。
具体实施方式
为能清楚说明本方案的技术特点，下面通过具体实施方式，并结合其附图，对本发明进行详细阐述。下文的公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明的不同结构。为了简化本发明的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。此外，本发明可以在不同例子中重复参考数字和/或字母。这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施例和/或设置之间的关系。应当注意，在附图中所图示的部件不一定按比例绘制。本发明省略了对公知组件和处理技术及工艺的描述以避免不必要地限制本发明。
实施例1
本发明实施例提出了一种PCB板高速信号过孔设计方法、过孔结构和一种PCB板。
如图2所示为一种PCB板高速信号过孔设计方法流程图。PCB板包括2个过孔，分别为第一过孔和第二过孔。PCB板还包括若干过孔高速信号线和若干非过孔高速信号线。过孔高速信号线和过孔的连接处为层面，称为第一层面，对于不在信号连接线及其之间的层面，称为第二层面。孔高速信号线之间连接处的第一层面设置有第一反焊盘，非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面设置有第二反焊盘，且第一反焊盘上设置的第一过孔与第二反焊盘上设置的第二过孔相对应。
在步骤S201中，在过孔高速信号线之间连接处的第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，第一反焊盘的距离为5mil；
在步骤S201中，在非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，第二反焊盘的距离为10mil；而且第一过孔和第二过孔之间挖空。
基于本发明实施例提出的一种PCB板高速信号过孔设计方法，本发明实施例提出了一种PCB板高速信号过孔设计结构。该结构包括若干个过孔高速信号线、若干个非过孔高速信号线、第一层面、第二层面和过孔焊盘。在第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，第一反焊盘的距离为5mil；在第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，第二反焊盘的距离为10mil，且第一过孔和第二过孔之间挖空。第一反焊盘为圆形；所述第二反焊盘为圆形。
本发明实施例还保护一种PCB板，该PCB板是采用一种PCB板高速信号过孔设计方法制作成的。该PCB板包含一种PCB板高速信号过孔结构。
如图3所示为12层PCB板，某一高速信号过孔处连接示意图。其高速线与过孔连接处为第1层和第10层，其挖空的方式如图4所示，在每个过孔焊盘的基础上，向周围挖一个5mil的反焊盘距离。对于不在信号连接线及其之间的层面，如第11和第12层，其挖空的方式如图5所示，在每个过孔焊盘的基础上，向周围挖一个10mil的反焊盘距离，且两个过孔之间全部挖空。
针对高速线过孔处不挖空，传统设计方式所有层都挖空，和本设计的过孔的高速连接线及其之间按照图4所示的方式挖空，非过孔及其高速线之间按照图5所示方式挖空三种情况。通过仿真进行了分析，其阻抗和损耗结果，如图6所示。其中：1代表高速线过孔处不挖空，2代表传统设计方式所有层都挖空，3代表本设计的挖空方式。
可以看到，阻抗和损耗都是1最差，2和3的阻抗差异很小，可忽略，但是对于损耗来说，当信号频率低于16GHZ，2优于3,当信号频率高于16GHZ时，只有3优于2。也就是说，对于16GHZ以上的高速信号，应用本发明的挖空方式，其损耗优于传统所有层都挖空的设计方式。
尽管说明书及附图和实施例对本发明创造已进行了详细的说明，但是，本领域技术人员应当理解，仍然可以对本发明创造进行修改或者等同替换；而一切不脱离本发明创造的精神和范围的技术方案及其改进，其均涵盖在本发明创造专利的保护范围当中。
Claims (7)
1.一种PCB板高速信号过孔设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
在过孔高速信号线之间连接处的第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，所述第一反焊盘的距离为5mi l；
在非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，所述第二反焊盘的距离为10mi l；而且第一过孔和第二过孔之间挖空。
2.根据权利要求1所述的一种PCB板高速信号过孔设计方法，其特征在于，所述过孔高速信号线之间连接处的第一层面设置有第一反焊盘；所述非过孔高速信号线之间的连接处的第二层面设置有第二反焊盘；且所述第一反焊盘上设置的第一过孔与所述第二反焊盘上设置的第二过孔相对应。
3.根据权利要求1所述的一种PCB板高速信号过孔设计方法，其特征在于，一种PCB板包括若干过孔高速信号线和若干非过孔高速信号线。
4.根据权利要求1至3任意一项所述的一种PCB板高速信号过孔设计方法，其特征在于，所述第一层面设置在过孔高速信号线之间的连接处；且所述第二层面设置在非过孔高速信号线之间的连接处。
5.一种PCB板高速信号过孔结构，包括若干个过孔高速信号线、若干个非过孔高速信号线、第一层面、第二层面和过孔焊盘，其特征在于，在所述第一层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第一反焊盘，所述第一反焊盘的距离为5mi l；在所述第二层面，沿着过孔焊盘向外周围挖第二反焊盘，所述第二反焊盘的距离为10mi l，且第一过孔和第二过孔之间挖空。
6.根据权利要求5所述的一种PCB板高速信号过孔结构，其特征在于，所述第一反焊盘和第二反焊盘均为圆形。
7.一种PCB板，其特征在于，包含权利要求5和6任意一项所述的一种PCB板高速信号过孔结构。
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