本文接著上一篇文章《PCB設計流程及布線注意事項》來講解PCB設計過程中的PCB設計輸出及過孔和鉆孔費用的相關問題。

一.設計輸出

　　PCB板設計可以輸出到打印機或輸出光繪文件。打印機可以把PCB板分層打印，便于設計者和復査者檢査;光繪文件交給制板廠家，生產印制板。光繪文件的輸出十分重要，關系到這次設計的成敗，下面將著重說明輸出光繪文件的注意事項。

　　a.需要輸出的層有布線層(包括頂層、底層、中間布線層)、電源層(包括VCC層和GND層)、絲印層(包括頂層絲印、底層絲印)、阻焊層(包括頂層阻焊和底層阻焊)，另外還要生成鉆孔文件( NC Drill).

　　b.如果電源層設置為 Split/Mixed，那么在 Add document窗口的 Document項選擇 Routing，并且每次輸出光繪文件之前，都要對PCB圖使用 Pour Manager的Plane Connect進行覆銅;如果設置為 CAM Plane，則選擇 Plane，在設置 Layer項的時候，要把 Layer25加上，在 Layer.25層中選擇Pads和Ⅴiasc。在設備設置窗口(按 Device Setup)，將 Aperture的值改為l99.

　　d.在設置每層的 Layer時，將 Board outline選上。

　　e.設置絲印層的 Layer時，不要選擇 Part Type，選擇頂層(底層)和絲印層的Outline、Text、Line。

　　f.設置阻焊層的 Layer時，選擇過孔表示過孔上不加阻焊，不選過孔表示家阻焊，視具體情況確定。

　　g.生成鉆孔文件時，使用 PowerPCB的缺省設置，不要作任何改動。

　　h.所有光繪文件輸出以后，用CAM350打開并打印，由設計者和復查者根據PCB檢查表”檢查

　　過孔(via)是多層PCB板的重要組成部分之一，鉆孔的費用通常占PCB制板費用的30%到40%。簡單的說來，PCB上的每一個孔都可以稱之為過孔。從作用上看，過孔可以分成兩類：一是用作各層間的電氣連接;二是用作器件的固定或定位。如果從工藝制程上來說，這些過孔一般又分為三類，即盲孔( blind via)、埋孔( buried via)和通孔( through via)。盲孔位于印刷線路板的頂層和底層表面，具有一定深度，用于表層線路和下面的內層線路的連接，孔的深度通常不超過一定的比率(孔徑)。埋孔是指位于印刷線路板內層的連接孔，它不會延伸到線路板的表面。上述兩類孔都位于線路板的內層，層壓前利用通孔成型工藝完成，在過孔形成過程中可能還會重疊做好幾個內層。第三種稱為通孔，這種孔穿過整個線路板，可用于實現內部互連或作為元件的安裝定位孔。由于通孔在工藝上更易于實現，成本較低，所以絕大部分印刷電路板均使用它，而不用另外兩種過孔。以下所說的過孔，沒有特殊說明的，均作為通孔考慮。

　　從設計的角度來看，一個過孔主要由兩個部分組成：一是中間的鉆孔( drill hole)，二是鉆孔周圍的焊盤區，這兩部分的尺寸大小決定了過孔的大小。很顯然，在高速、高密度的PCB設計時設計者總是希望過孔越小越好，這樣板上可以留有更多的布線空間，此外，過孔越小，其自身的寄生電容也越小，更適合用于高速電路。但孔尺寸的減小同時帶來了成本的增加，而且過孔的尺寸不可能無限制的減小，它受到鉆孔和電鍍等工藝技術的限制：孔越小，鉆孔需花費的時間越長，也越容易偏離中心位置;且當孔的深度超過鉆孔直徑的6倍時，就無法保證孔壁能均勻鍍銅。比如，現在正常的一塊6層PCB板的厚度(通孔深度)為50Mil左右，所以PCB廠家能提供的鉆孔直徑最小只能達到8Mil。

　二、過孔的寄生電容

　　過孔本身存在著對地的寄生電容，如果已知過孔在鋪地層上的隔離孔直徑為D2，過孔焊盤的直徑為D1，PCB板的厚度為T，板基材介電常熟為ε，則過孔的寄生電容大小近似于：

　　C=1.41εTD1/(D2-D1)

　　過孔的寄生電容會給電路造成的主要影響是延長了信號的上升時間，降低了電路的速度，舉例來說，對于一塊厚度為50Mil的PCB板，如果使用內徑為10Mil，焊盤直徑為20Mil的過孔，焊盤與地鋪銅區的距離為30Mil，則我們可以通過上面的公式的近似值算出過孔的寄生電容大致是：

　　C=1.41x4.4x0.05x0.02/(0.032-0.020)=0.517pF，這部分電容引起的上升時間變化量為：

　　T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps。從這些數值可以看出，盡管單個過孔的寄生電容引起的上升延變緩的效用不是很明顯，但是如果走線中多次使用過孔進行層間的切換，設計者還是要慎重考慮的。

　　三、過孔的寄生電感

　　同樣，過孔存在寄生電容的同時也存在寄生電感，在高速數字電路的設計中，過孔的寄生電感帶來的危害往往大于寄生電容的影響。它的寄生串聯電感會削弱旁路電容的貢獻，減弱整個電源系統的濾波效用。我們可以用下面的公式來簡單地計算一個過孔近似的寄生電感：

　　L=5.08h[1n(4h/d)+1]其中L指過孔的電感，h是過孔的長度，d是中心鉆孔的直徑。從式中可以看出，過孔的直徑對電感的影響較小，而對電感影響最大的是過孔的長度。仍然采用上面的例子，可以計算出過孔的電感為：

　　L-5.08x0.050[1n(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH。如果信號的上升時間是1ns，那么其等效阻抗大小為：XL=πL/T10-90=3.19Ω。這樣的阻抗在有高頻電流的通過已經不能夠被忽略，特別要注意，旁路電容在連接電源層和地層的時候需要通過兩個過孔，這樣過孔的寄生電感就會成倍增加。

　　四、高速PCB中的過孔設計

　　通過上面對過孔寄生特性的分析，我們可以看到，在高速PCB設計中，看似簡單的過孔往往也會給電路的設計帶來很大的負面效應。為了減小過孔的寄生效應帶來的不利影響，在設計中可以盡量做到：

　　1.從成本和信號質量兩方面考慮，選擇合理尺寸的過孔大小。比如對6-10層的內存模塊PCB設計來說，選用10/20Mil(鉆孔/焊盤)的過孔較好，對于一些高密度的小尺寸的板子，也可以嘗試使用8/18Mil的過孔。目前技術條件下，很難使用更小尺寸的過孔了。對于電源或地線的過孔則可以考慮使用較大尺寸，以減小阻抗。

　　2.上面討論的兩個公式可以得出，使用較薄的PCB板有利于減小過孔的兩種寄生參數。

　　3.PCB板上的信號走線盡量不換層，也就是說盡量不要使用不必要的過孔。

　　4.電源和地的管腳要就近打過孔，過孔和管腳之間的引線越短越好，因為它們會導致電感的增加。同時電源和地的引線要盡可能粗，以減少阻抗。

　　5.在信號換層的過孔附近放置一些接地的過孔，以便為信號提供最近的回路。甚至可以在PCB板上大量放置一些多于的接地過孔。當然，在設計時還需要靈活多變。前面討論的過孔模型是每層均有焊盤的情況，也有的時候，我們可以將某些層的焊盤減小甚至去掉。特別是在過孔密度非常大的情況下，可能會導致在鋪銅層形成一個隔斷回路的斷槽，解決這樣的問題除了移動過孔的位置，我們還可以考慮將過孔在該鋪銅層的焊盤尺寸減小。