pcb布线中的过孔和电容效应分析和结构优化

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1、PCB布线中的过孔和电容效应分析和结构优化尚文亚1，2，刘丰满1，3，王海东1，3，何慧敏1，2，3，万菲1，3，于大全3，4，上官东恺1，3（1.华进半导体封装先导技术研发中心，江苏无锡214315；2.中国科学院大学，北京100049；3.中国科学院微电子研究所，北京100029；4.华天科技有限公司，陕西西安710018）摘要：在多层PCB布线中，过孔和电容是常见的不连续结构。信号线在不同平面间转换传输路径时，过孔与回流层之间的寄生电容与寄生电感将引起信号完整性的相关问题；而常用的传输线上的AC耦

2、合电容等，引入了阻抗突变的结构，由此带来了反射等相关问题。通过对多层PCB上的过孔进行建模仿真，研究不同变量对过孔性能的影响趋势，以协助信号完整性问题的分析；通过对电容阻抗突变处进行不同形式的补偿，仿真和测试结果相验证，得到提高信号传输质量的解决方案。.jyqk。由测试结果可以看出，由于设计中的过孔结构不合理，引入了比较严重的阻抗不连续点，导致插入损耗的曲线中出现了下冲现象。如果出现下冲的频段在数字信号的有效带宽范围内，有可能会影响信号的二次或三次谐波[6]。对带有SMA结构的传输线，科邦线上也做了测试

3、结构设计，有效长度10cm左右，在靠近SMA附近有添加0402的电容。图12为两块科邦板上各2条SMA结构的测试数据的比较，由图中可以看出，插损的曲线纹波较平缓，由于设计的传输线长度较大且不连续结构较多，回路损耗值较高。与图11中的曲线相比较，合理的电容阻抗匹配结构比过孔的影响要小的多，在实际系统设计中，应减少关键信号如时钟等进行过孔走线，并且尽可能地优化过孔自身的特性[10]。4结语本文针对设计中遇到的传输线上的过孔和电容结构进行建模仿真，对不同变量对传输线性能的影响进行具体分析，并给出了优化意见。通

4、过对测试结构的对比分析，验证了相关的仿真和分析的结论。.jyqkagicpatibility，2010，52（2）：20?30.[2]JIANGJing，KONGLingp;HighDensityPackaging.[S.l.]：IEEE，2010：828?833.[3]于争.信号完整性SI揭秘[M].北京：机械工业出版社，2013.[4]EricBogatin.信号完整性分析[M].李玉山，李丽平，译.北京：电子工业出版社，2008.[5]王海东.10GbpsQSFP设计中信号完整性的分析[D].北京

5、：中国科学院研究生院，2012.[6]KIMJin?Ho，HANSung?aterialsandPackaging.JejuIsland：IEEE，2001：382?387.[7]PAJOVICMiroslav，YUJinghan，MILOJKOVICDragan.Analy?sisofviacapacitanceinarbitrarymultilayerPCBs[J].IEEETransactionsonElectromagicpatibility，2007，49（3）：722?726.[8]MIRA

6、LRíOEnriqueLópez，RUIZCésarMéndez.Signalintegri?tydesignofviap;SystemsSymposium.[S.l.]：IEEE，2013：189?192.[9]KOOTae?C）.Denver，CO：IEEE，2013：713?717.[10]HSUSheng?Yun，CHOUChiu?Chih，ationbydifferentalgorithms[C]//2014InternationalSymposiumonElectromagicpatibil

7、ity.Tokyo：ISEC，2014：121?124.简介：尚文亚（1990—），女，山东济宁人，硕士研究生。主要研究方向为系统封装与高速互联。刘丰满，男，吉林人，副研究员，博士。主要研究方为向光电集成。王海东，男，河南人，硕士。主要研究方向为封装设计。