第 9 阶段 · 高速结构与制造 · 重点理解

9-08 Via Stub与Backdrill:多出来的孔段为什么会影响高速信号

看懂目标连接之外的残桩,以及背钻如何减少残桩而保留必要连接。

学习本课前,你需要知道

如果还不熟悉,可以先回看对应基础课。

上一课把走线与参考结构一起看;现在放大教学板中的一次换层。信号只需要从第1层到第4层,为什么延伸到第10层的孔铜也值得检查?

快速理解 · 没有用于目标连接,不等于没有电气影响

Via(过孔) 的孔壁是导体。若信号在第4层就离开孔壁,下面仍然相连的额外孔段就是 Via Stub(过孔残桩)。Stub Length(残桩长度) 描述这段导体还有多长,而不是整颗过孔的长度。

Backdrill(背钻) 从底侧去掉本例中多余的下部孔铜,同时保住需要的连接。先看未加工状态,再播放:观察孔铜缩短了,目标层连接却没有断开。

教学板局部放大 · 十层过孔剖面,不代表整板必须采用十层
铜色:保留连接 紫色:未用于目标连接的孔铜层号从上向下;孔径、层距与停止位置均为示意 第1层第2层第3层第4层第5层第6层第7层第8层第9层第10层 从第1层进入第4层:目标连接保留 下方长残桩仍相连其他层局部铜均避让孔的中间是空腔 从板底向上去除孔铜蓝色虚线:去除边界示意,并非真实钻尖形状。停止在目标层以下,保留短残桩;没有宣称能钻到零残桩。

实际信号从第1层经孔壁铜连接第4层;下方孔铜没有用于到达目标层,却仍与信号导体相连。拖动进度,观察被去除的孔段和保留下来的连接。

为什么?深入原理 · 残桩不是孤立、无影响的一段铜

它仍挂在信号路径上

第4层以下不是已经断开的废铜,而是与信号相连的分支。快速变化的电压和电流会受到这段导体及其周围参考结构的影响;“没有用于到达目标层”并不代表其中绝不会出现高频电流或场。

这段结构具有寄生电容、电感,也可能出现高频谐振和阻抗不连续。在其他条件相近时,较长残桩的谐振通常发生在较低频率,更可能进入需要关注的信号频率范围。这里只建立结构与风险的联系,不计算谐振频率。

为什么不是所有过孔都背钻?

影响程度还与边沿、数据速率、残桩长度、层叠和接口可接受的信号劣化有关。要结合项目要求及经验证的分析判断;不能看到“高速”两个字就要求全部背钻。缩短残桩也不代表过孔的所有不连续都消失了。

工程应用 · 这是制造工艺,不是删除一段过孔线

先有原始钻孔,再经过孔金属化、电镀形成导电孔壁;背钻是在已有孔铜之后,按指定方向和深度去除不需要的部分。实际完整生产顺序由板厂工艺决定。

核对 Backdrill Depth(背钻深度) 和 Target Layer(目标层):钻深不足,可能留下过长残桩;钻得过深,则可能破坏应保留的连接。停止位置要留出实际制造能力所需的余量,不能把示意图当作钻到目标层的指令。

背钻孔径通常大于原始孔径,以去除孔壁铜。因此还要核对周围铜与结构的空间,不只是原来细孔的占用。最终孔径、允许残桩、深度与公差应由设计要求和板厂能力共同确定,本课不给统一数值。

  1. 找出信号进入层、离开层,以及孔铜实际延伸范围。
  2. 结合边沿、速率、层叠和接口要求,判断残桩是否值得处理。
  3. 如需背钻,明确入钻面、需要保留的连接与加工限制。
  4. 检查制造数据和加工后的预期结构,不能仅凭连通检查通过就结束。
第1层到第4层已经连通,下面还留着孔铜,应该如何判断?
提示

连通性与高速结构质量不是同一项检查。

技术依据与边界

德州仪器高速布局指南,第4.5与4.6节解释过孔不连续与背钻去除孔铜;欧洲电路制造商的过孔工艺说明说明受控深度钻除残桩。这里使用结构与工艺原理,不把资料中的特定接口数值推广成行业统一要求。

剖面为原创教学示意,不是实物切片、加工图或信号仿真。未教授软件背钻命令。

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09高速未学习
  • 9-15Allegro 17.4高速实操:从约束到布线、调整与检查待开放
  • 9-16Stage 9综合练习:为一版高速Layout作出有依据的判断待开放
10DFM待开放

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11项目实战待开放

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