过孔设计方法、过孔、PCB板、PCB设计及生产方法技术

本发明专利技术属于PCB板卡设计技术领域，具体提供一种过孔设计方法、过孔、PCB板、PCB设计及生产方法，所述的过孔设计方法包括如下步骤：取一个点为基点以预设第一阈值为半径设计第一个圆形；以第一个圆形的圆心为基础，以预设第二阈值为半径设计第二圆形，形成一个圆环；其中第一阈值与第二阈值的差为第三阈值；利用第一圆形和第二圆形之间的半径线段，在圆环中截取两个不相邻的扇形环；两个扇形环分别为第一扇形环和第二扇形环；将第一扇形环和第二扇形环设置为焊盘。在保证差分信号换层处传输阻抗连续的情况下，减小差分信号PCB设计面积，同时增加不同差分信号间的隔离，避免相互间串扰的过孔设计方法。过孔设计方法。过孔设计方法。

【技术实现步骤摘要】
过孔设计方法、过孔、PCB板、PCB设计及生产方法


[0001]本专利技术涉及PCB板卡设计
，具体涉及一种过孔设计方法、过孔、PCB板、PCB设计及生产方法。

技术介绍

[0002]当前电子产品向着更加高性能，更加小型化发展，其需要电子产品中PCB板卡上的信号传输速率越来越快，同时PCB板卡尺寸不断减小，器件及信号走线密度更大。传统的PCB设计方法很难满足高速信号传输性能的要求，为了满足高速信号传输的信号完整性，PCB设计需要更加精细，从而保证高速信号传输阻抗的连续性，避免信号反射等传输问题。同时电子产品日已趋向小型化及低成本，对电子产品中PCB板卡设计带来了很大的挑战。随着电子产品PCB板卡中的高速差分信号传输速率越来越快，进一步导致其在PCB设计中越来越严格准确。当前常用的高速差分信号走线如PCIE5.0、UPI2.0等，其PCB设计要求必须在板卡内层布线，因此其布线在连接器或者芯片端扇出后通过via(过孔)进入内层布线。
[0003]常规设计中一对差分信号DP/DN，需要至少4个via，且via间距为1mm，因此占用了较大的PCB面积。此外，由于PCIE5.0传输速率达到32Gbits/s，为了防止不同高速差分走线via之间的串扰，不同差分走线via之间需要增加GND隔离via，起到屏蔽作用，此设计进一步加大了其PCB设计面积，不利于PCB设计的小型化，增加了PCB成本。
[0004]在常规PCB设计中，高速差分信号如PCIE，传输阻抗控制在85欧姆，为了防止传输阻抗不连续而造成信号反射，进而影响高速信号完整性，DP/DN信号的线宽线距在其布线全程一致且完全耦合，但是当差分信号经过via换层时，根据一般过孔的周长，计算过孔处线宽会变大，此变化会使得差分传输阻抗严重降低，引起信号反射，造成信号完整性失真。

技术实现思路

[0005]针对高速信号线通过普通过孔进入内层布线，当差分信号经过via换层时，过孔处线宽会变大，此变化会使得差分传输阻抗严重降低，引起信号反射，造成信号完整性失真的问题，本专利技术提供一种用于高速差分信号换层过孔的设计方法、过孔封装、PCB板、实现方法。
[0006]本专利技术的技术方案是：
[0007]第一方面，本专利技术技术方案提供一种过孔设计方法，包括如下步骤：
[0008]取一点为基点以预设第一阈值为半径设计第一个圆形；
[0009]以第一个圆形的圆心为基础，以预设第二阈值为半径设计第二圆形，形成一个圆环；其中第一阈值与第二阈值的差为第三阈值；
[0010]利用第一圆形和第二圆形之间的半径线段，在圆环中截取两个不相邻的扇形环；两个扇形环分别为第一扇形环和第二扇形环；
[0011]将第一扇形环和第二扇形环设置为焊盘。
[0012]进一步的，利用第一圆形和第二圆形之间的半径线段，在圆环中截取两个不相邻
的扇形环的步骤还包括：
[0013]设置第一扇形环的长度占圆环的M/N；
[0014]设置第二扇形环的长度占圆环的1/N；
[0015]设置第一扇形环与第二扇形环之间的距离为第二扇形环的长度。
[0016]设置第二扇形环焊盘的长度与连接的差分信号的布线宽度一致。
[0017]本申请第一扇形环的弧的长度可以理解为第一扇形环焊盘的长度，第二扇形环的弧的长度可以理解为第二扇形环焊盘的长度，阈值的设置根据普通过孔的孔径大小以及过孔布线的线宽进行计算设置。
[0018]进一步的，取一点为基点以预设第一阈值为半径设计第一个圆形的步骤中，第一阈值为0.5mm；
[0019]以第一个圆形的圆心为基础，以预设第二阈值为半径设计第二圆形的步骤中，第二阈值为0.25mm；
[0020]其中，第一阈值为过孔焊盘的直径，第二阈值为过孔的孔径；第三阈值与第二阈值相等。
[0021]设置第一扇形环的弧的长度是该弧所在圆形周长的M/N的步骤中，N为7，M为4。
[0022]第二方面，本专利技术技术方案提供一种根据第一方面所述的过孔设计方法设计的过孔，包括第一扇形环焊盘和第二扇形环焊盘；
[0023]第一扇形环焊盘长度为第五阈值；
[0024]第二扇形环焊盘长度为第六阈值；
[0025]使用所述的过孔进行差分信号的内层布线时，差分信号与第二扇形环焊盘连接，并且第一扇形环焊盘的网络设置与第二扇形环焊盘网络设置不同；
[0026]进一步的，第一扇形环焊盘的网络与连接的差分信号的网络一致，第二扇形环焊盘网络分配为GND网络。
[0027]此差分信号布线设计中第二扇形环焊盘作为地回流过孔，比常规设计减少了2个GND网络的回流过孔，缩小了一半的PCB布线面积，大大的减小PCB尺寸，降低了PCB成本，更加利于电子产品小型化；同时节省出的PCB布线面积可以分配给其他信号网络布线，提高了整个PCB板卡的电气性能。
[0028]进一步的，第五阈值为0.4mm，第六阈值为0.1mm；两个焊盘的宽度均为0.25mm。
[0029]差分信号所经过的两个第二扇形环焊盘正对靠近之间的距离为第六阈值，差分信号DP/DN经过时间距变化较小，耦合强度几乎不变，进一步抑制了高速差分信号传输阻抗的突变，保证了高速差分信号传输的信号完整性，提升了高速差分信号的信号质量。第一扇形环焊盘与第二扇形环焊盘距离较近，使得高速差分信号的换层via处更好的回流。
[0030]第三方面，本专利技术技术方案还提供一种PCB板，所述PCB板上设置有如第二方面所述的过孔。
[0031]由于第一扇形环焊盘包裹了第二扇形环焊盘，使得GND网络将高速差分信号网络包裹，从而抑制了高速差分信号磁场噪声的外扩，避免了不同高速差分信号间的耦合串扰，提升了高速差分信号的电气性能。同时在PCB设计中，不用再额外了的增加GND隔离过孔，减小了PCB布线面积，降低了PCB成本。
[0032]第四方面，本专利技术技术方案还提供一种PCB设计方法，包括如下步骤：
[0033]当差分信号需要通过第二方面所述的过孔换层布线时，将差分信号的DP信号连接至一个过孔的第二扇形环焊盘上；差分信号的DN信号连接至另一个过孔的第二扇形环焊盘上；即第二扇形环焊盘分配为差分信号网络；其中两个过孔间距为第七阈值；
[0034]将过孔的第一扇形环焊盘分配为GND网络。
[0035]进一步的，第七阈值为1mm。
[0036]进一步的，定义差分信号的DP信号连接过孔为第一过孔，差分信号的DN信号连接的过孔为第二过孔；该方法还包括：
[0037]第一过孔的第一扇形环焊盘设置在差分信号的DP信号的左侧；
[0038]第二过孔的第一扇形环焊盘设置在差分信号的DN信号的右侧；使第一扇形环焊盘包裹第二扇形环焊盘，从而使GND网络将差分信号网络包裹。
[0039]第五方面，本专利技术技术方案还提供一种PCB生产方法，包括如下步骤：
[0040]采用直径为第二阈值的钻头钻孔；
[004本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种过孔设计方法，其特征在于，包括如下步骤：取一个点为基点以预设第一阈值为半径设计第一个圆形；以第一个圆形的圆心为基础，以预设第二阈值为半径设计第二圆形，形成一个圆环；其中第一阈值与第二阈值的差为第三阈值；利用第一圆形和第二圆形之间的半径线段，在圆环中截取两个不相邻的扇形环；两个扇形环分别为第一扇形环和第二扇形环；将第一扇形环和第二扇形环设置为焊盘。2.根据权利要求1所述的过孔设计方法，其特征在于，利用第一圆形和第二圆形之间的半径线段，在圆环中截取两个不相邻的扇形环的步骤还包括：设置第一扇形环的长度占圆环的M/N；设置第二扇形环的长度占圆环的1/N；设置第一扇形环与第二扇形环之间的距离与第二扇形环的长度相等。3.根据权利要求2所述的过孔设计方法，其特征在于，取一个点为基点以预设第一阈值为半径设计第一个圆形的步骤中，第一阈值为0.5mm；以第一个圆形的圆心为基础，以预设第二阈值为半径设计第二圆形的步骤中，第二阈值为0.25mm；其中，第一阈值为过孔焊盘的直径，第二阈值为过孔的孔径；N为7，M为4；该方法还包括：设置第二扇形环的长度与连接的差分信号的布线宽度一致。4.一种根据权利要求1
‑
3任一项权利要求所述的过孔设计方法设计的过孔，其特征在于，包括第一扇形环焊盘和第二扇形环焊盘；第一扇形环焊盘长度为第五阈值；第二扇形环焊盘长度为第六阈值；使用所述的过孔进行差分信号的内层布线时，差分信号与第二扇形环焊盘连接，并且第一扇形环焊盘的网络设置与第二扇形环焊盘网络设置不同。5.根据权利要求4所述的过孔...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨才坤，慈潭龙，
申请(专利权)人：苏州浪潮智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：