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一
.
过孔的承载电流
PCB
上的传输线铜箔，其厚度一般
为
1.2mil
（
30um
）左右，而过孔内的铜箔
厚度，一般都大于
2mi
l
，所以展开看，铜箔厚度大于传输线。
而传输线打过孔时，传输线宽度一定会小于过孔直径，所以过
孔的铜箔宽度
也会显著的大于传输线宽度。对传输线铜箔而言，厚度为
< br>35um
时，
20mil
线宽<
/p>
可通过电流是
1.35A
。
因此，对于信号过孔，承载电流能力的瓶颈不在
过孔上面，而是在传输线上
面。
<
/p>
对于电源过孔，一般的经验是
1A
对应一
个过孔（
Via10
，
Via12
），如果以更
安全的角度来看，一个（
Vi
a10
，
Via12
）的过孔通过电流
600mA
是绝对安全的，
一个（
Via20
）的过孔通过电流
1A
是绝对安全的。
二
.
过孔的寄生电容
过孔本身存在着对地
的寄生电容，
如果已知过孔在铺地层上的隔离孔直径为
D2,<
/p>
过孔焊盘的直径为
D1,PCB
板的厚度
为
H,
板基材介电常数为
ε,则：
过孔的寄生电容大小公式为：（近似）
C=1.41ε
HD1/(D2-D1)
其中参数的单位是（
H
：
inch
, D1/D2
：
inch,
计算结
果单位
pF
）
寄生电容引起的信号上升时间变量值公式：
< br>T
（
10
％
-90
％）
=2.2C(Z0/2)
计算结果为
ps.
从计算公式可以看
出：
过孔的寄生电容与过孔内径无关，
与板厚成正比，
与过孔外径成正比。也就是说，过孔外径越大，寄生电容越大；板厚越大，
寄生电容越大；与地层的绝缘距离设的越大，寄生电容越小。
过孔的寄生电容会给电路造成的主要影响是延长了信号的上升时间，
降低了
电路的速度。
举例来说，
对于一块厚度为
50mil
的
PCB
板
，
如果使用内径为
10mil
，
焊盘直径为
20mil
的过孔，焊盘与地铺铜
区的距离为
32mil,
则我们可以通过上面
< br>的公式近似算出过孔的寄生电容大致是：
C=1.41x4.4x0.050x0
.020/(0.032-0.020)=0.517pF
，
这
部分电容引起的上升时间变化量
为：
T10-90=2.2C(
Z0/2)=2.2x0.517x(55/2)=31.28ps
。从这些数值可以
看出，尽管
单个过孔的寄生电容引起的上升延变缓的效用不是很明显，
< br>但是如果走线中多次
使用过孔进行层间的切换，设计者还是要慎重考虑的。
板厚，过孔尺寸
(
ε
=4.2
)
板厚
< br>1.6mm
（
63mil
），<
/p>
Via
外径
20mil
< br>，绝缘直径
30mil
板厚
1
.6mm
（
63mil
），
Via
外径
30mil
，
绝缘直径
40mil
板厚
0.8mm
（
31mil
），
Via
外径
20mil
，绝缘直径
30mil
板厚
1.6mm
（
63mil
），
Vi
a
外径
30mil
，绝缘直径
40mil
过孔的寄生电容
C
0.746pF
1.12pF
0.373pF
1.12pF
表
2.1
典型过孔的寄生电容
三
.
过孔的寄生电感
过孔存
在寄生电容的同时也存在着寄生电感，在高速数字电路的设计中，过
孔的寄生电感带来的
危害往往大于寄生电容的影响。
它的寄生串联电感会削弱旁
路电
容的贡献，
减弱整个电源系统的滤波效用。
我们可以用下面的公
式来简单地
计算一个过孔近似的寄生电感：
L=5.08H[ln(4H/d)+1]
其中
L
指过孔的电感（单位
nH
），
H
是过孔的长度
(
对通孔就是板的厚
度，单位
inch)
，
d
是中心钻孔的直径
(
即过孔的内径，单位
inch)
。
从计算公式可以看出：过孔的直径对电感的影响较小，而对电感影响最
大的是过孔的长度。过孔长度越大，寄生电感越大；过孔内径越小，寄生电
感越大。
板厚，过孔尺寸
板厚
1.6mm
（
63mil
），
Via
内径
12mil
板厚
1.6mm
（
63mil
），
Via
内径
20mil
板厚
0.8mm
（
31mil
），
Via
内径
12mil
过孔的寄生电感
L
1.29nH
1.13nH
0.525nH
表
3.1
典型过孔的寄生电感
如果信号的上升时间是
1ns
，那么其等效阻抗大小
为：XL=πL/T（
10-90
）
=
3.19Ω。这样的阻抗在有高频电流的通过已经不能够被忽略。
特别要注意，旁路电容在连接电源层和地层的时候需要通过两个过孔，这样
过孔的寄
生电感就会成倍增加。
板厚减小，过孔的寄生电容、寄生电感都会近似成比例减小。
过孔内
/
外径越小，寄生电容越小，但
寄生电感会略微增加。因此，对于高
速信号，
应该选用小过孔。
但孔尺寸的减小同时带来了成本的增加，
而且过孔的
尺寸不可能无限制的减小，
它受到钻孔
(drill)
和电镀
（
plating
）
等工艺技术的限制：
孔越小，钻孔加工工艺越难，需花费的时间越长，也越容易偏离中心位臵；且当
孔的深
度超过钻孔直径的
6
倍时，就无法保证孔壁能均匀镀铜。比如，
现在正常
的一块
6
层
< br>PCB
板的厚度（通孔深度）为
50Mil
左右，所以一般
PCB
厂家能提
供的钻孔直径最小只能达到
8Mil
。建议普通设计中过孔
不能小于
8mil/18mil
，通
常
可以选用
12mil/20mil
。
C=1.41ε
HD1/(D2-D1)
pF,
基材介质ε
(4.2)
板厚
H(Inch)
C(pF)
正比
正比
延时
L=5.08H[ln(4H/d)+1]
L(pF)
---
延时
nH.
总体影响
正比
（大）
反比
（小）
---
---
0.60pF
1.43nH
3.04nH
0.56nH
1.35nH
2.91nH
Via
内
径
直
径
d
---
(Inch)
Via
外
径直径
D1
正比（小）
(Inch)
Via
反焊盘直径
D2
反比
(Inch)
8/16/40
0.8mm
0.72pF
1.0mm
1.2mm
1.6mm
1.43pF
2.0mm
2.5mm
3.0mm
2.69pF
1.0mm
1.2mm
1.6mm
1.48pF
2.0mm
2.5mm
3.0mm
2.77pF
10/18/40
0.8mm
0.74pF
四
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过孔对高速信号的影响
寄生电容的影响
寄生电感的影响
过孔引起的
Stub
问题
过孔本身长度引起的走线长度变化
信号换层而带来的传输速度不同问题
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