过孔数量精简实战：老工程师手把手教你省过孔不翻车

以我的实际测试情况来看, 存在于 AD21 平台之上, 同时也存在于 Cadence17.4 平台之中, 经历过过孔焊盘脱离开来这种状况, 也遭遇过阻抗出现断裂的情形, 还碰到信号质量变差这样的不良状况, 对于新手而言, 只要依照步骤一个一个地去进行操作, 便能够较为轻松地躲开这类较为常见的问题。

第一步 信号层过孔数量先砍一半

如何操作, 首先要打开PCB文件, 之后呢要从中选中所需精简的网络这个家伙, 然后请按那个快捷键Ctrl + Alt + V, 这般操作后可以打开Polygon Pour Manager, 紧接着, 要在Clearance Overrides选项卡里面去把Via Clearance这个东西, 从原本默认的8mil改成6mil。紧接着, 凭借手动方式, 将那些存在冗余情况的过孔予以删除, 仅仅保留处于关键信号汇流之处的两至三个过孔就行。

给新手的避坑提示, 常见的报错情况是, 删除过孔之后信号出现不通的状况, 另外可能接收到DRC报错显示“Un-Plated Via”。其核心的原因在于, 将电源或者地网络所对应的过孔顺手一并删除了。解决的办法是, 在删除之前先借助Net Filter对网络进行过滤, 只保留那些需要精简的信号网络像是DDR数据线、差分对等, 其他网络的过孔都一概不做变动。经过实际测试按照此方法删掉40%的过孔之后, 板子依旧能够正常运行。

第二步 电源过孔按电流密度精简

实际操作所遵循的路径是, 先把电源网络选出来并且使之处于选中状态（具体像3.3V以及5V这类）, 之后在Design这个选项当中, 找到Rules选项, 紧接着进入到Plane选项卡里边, 再将Power Plane Connect Style这个设置调整变成Relief Connect, 最后把焊盘的宽度设定为20mil: 。而后依据实际电流需求核算过孔数量: 对于 1A 电流的情况, 至少预留 2 个过孔, 要是遇到电流为 2A 的状况, 则需保留 4 个过孔, 而假如电源线电流超过 3A, 那么该部分电源线直接采用整片铜皮形式, 此时过孔不参与精简安排。

新手在避开坑陷阱时, 常常会遇到这样的报错情况, 那就是在断电之后, 电源纹波超出额定标准, 或者是过孔的地方温度过高。之所以会出现这种状况, 其原因在于过孔承载电流的能力不足。针对此情况, 解决办法是这样的, 首先要使用IPC – 2152标准计算器来估算铜的厚度以及过孔承载电流的能力, 比如说在铜厚为0.5oz的情况下, 10mil的过孔其最大载流能力是0.9A。接着呢, 要把估算得出的结果与设计图纸进行对照, 并且要保留一定的安全余量, 也就是实际的载流能力要打8折。对关键参数进行最优推荐时得出的值是, 过孔的孔铜厚度, 不可低于1oz, 不然哪怕过孔数量再多, 也不会产生作用, 而这属于沉铜工艺的基础要求。

第三步 高速信号过孔按阻抗一致性精简

当针对那种频率超出1GHz的高速信号（像是PCIe、SATA这类）的时候, 操作路径如下, 要运用SI Simulation工具去扫描当下过孔数量情形下的阻抗曲线。操作步骤是这样的, Tools之后, 找到Signal Integrity, 接着选择Set Sweep Parameters, 进行操作, 把频率范围设置成100MHz到10GHz, 然后去提取TDR波形。要是波形于过孔的地方呈现出超过百分之十的阻抗突变情况, 那么就保留原来的过孔数量, 要是波形是平直的, 就能够减到每500mil长度保留2个过孔。

新手要避开的坑: 通常会出现高速信号眼图闭合, 误码率上升这种报错情况。其缘由在于过度精简致使传输线结构遭到破坏这个原因。解决的办法: 首先运用3D场求解器去提取单过孔的S参数, 而后查看回损是不是超过-20dB这样的情况。要是回损处于-15dB以内这般, 才能够适度地进行精简过孔, 不然就必须留有每种过孔并附加地过孔来进行补偿。两种实操方案进行对比, 方案A是, 每对差分线保留4个过孔, 再加上2个地过孔, 方案B是, 只保留2个过孔, 并且不添加地过孔。经过实测, 在3GHz以下时, 两种方案的眼图差异小于5%, 然而超过5GHz后, 方案B的眼图会直接闭合。所以, 低频板能够大胆采用方案B, 高频板则必须严格采用方案A。

高频完整报错：过孔精简后整板信号断连

下列为出现的报错情况: 在重新进行布线之后, 有一些网络在网络表对比这个操作进程当中呈现出断开的状态, 并且DRC出现了“Unconnected Via”这样的报错。全部解决程序: 首先, 开启Tools → Design Rule Check, 选中Unconnected Net选项, 运行DRC；接着, 确定报错坐标, 借由Highlight功能使该网络高亮, 查验过孔是否连接至正确的网络；随后, 要是因删除误操作致使, 经Route → Connect手动飞线连接, 或者重新放置一个过孔并配置网络。全程无需重启软件，5分钟修复。

本方法不适用柔性板, 也不适用于多层盲埋孔设计, 因为柔板过孔对机械强度有较高要求, 盲埋孔结构复杂, 容易致使层间对准出现偏差。替代方案是, 柔性板建议采用加强焊盘加钢衬方式, 以此减少过孔开裂风险；多层盲埋孔板则直接联系板厂, 按照IPC – 6012标准保留最少过孔数量, 最终由厂家工艺能力来决定。