背鉆設計時要優先保證哪一項，STUB長度真的是越短越好嗎

ID:1087304 · 發表于 2024-9-9 16:40

高速先生成員--王輝東

人道是：

八月十八潮，壯觀天下無。

鯤鵬水擊三千里，組練長驅十萬夫。

紅旗青蓋互明末，黑沙白浪相吞屠。

人生會合古難必，此情此景那兩得。

小蝶托著腮望著窗外，思緒飛到千里之外。

大潮一起三千里，天下第一看錢塘。

等這次把板子投了，一定要去錢塘江邊看一看。

百里聞雷震，驚濤來似雪。

人在南海邊，心在錢塘畔。

小蝶正在沉思中，大師兄的聲音很突兀的打斷了他的思緒。

“小蝶你過來一下，這個背鉆stub的要求有點不合理。”

背鉆的來由及作用:

• PCB制造過程中鍍通孔其實可當作是線路來看，某些鍍通孔端部的無連接，這將導致信號的折回共振也會減輕信號，且可能會造成信號傳輸的反射、散射、延遲等，給信號帶來“失真”的問題。背鉆的作用其實是鉆掉沒有起到任何的連接或者傳輸作用的通孔段，避免造成信號傳輸的反射、散射、延遲等，給信號帶來“失真”。

• 背鉆:

• 利用機械鉆孔機的深度控制功能，在某些PTH孔上用較大直徑的鉆刀鉆具有一定深度要的NPTH孔，以去除部份孔銅。背鉆孔非意圖如下:

STUB長度帶來的影響：

1.短孔和長孔比較可知，長孔增加了電感效應，增加了信號的衰減，因此PCB采用薄的介質好些。

2. 有無stub比較可知，stub增加了電容效應，增加了信號的衰減，因此盡量在頂層走線換層，如果中間層換層去掉stub最好。

背鉆可以從pcb的兩面進行，并且支持不同的深度，通常來說，背鉆的直徑比原始的孔徑大，比如說連接器的壓接孔徑為0.3mm，那么選用0.45mm的通孔鉆頭，背鉆孔的鉆頭則要比通孔鉆頭還要大0.15-0.2mm，此時設計的時候一定要保證0.45mm背鉆鉆頭到走線的距離，極限間距為6mil。所以PCB設計時背鉆孔到周圍走線的間距，可以設計在10mil及以上。

對于板廠來說，加工難點在于必須小心控制背鉆的深度。設計階段就必須仔細權衡性能與價格，既要滿足信號質量的要求，也要考慮背鉆的成本。

要注意，背鉆無法完全消除stubs，必須要留出裕量。背鉆一定要寧淺勿深。

下面是以前娟姐的文章《背鉆偏差的產生及其影響》，詳細的講解過stub的影響。強烈推薦大家去看看。

背鉆理想情況是：鉆掉過孔出線層以下所有的stub。但是生產做不到100%精準，為了不傷害到出線層，必須與出線層保持一定的距離，我們稱之為安全距離。所以不會出現理想情況，背鉆后過孔stub會殘留2mil~12mil。

理想情況：

實際情況：

過孔的背鉆深度偏差1

假設過孔出線層在layer4，一般在PCB文件中會將背鉆設置為bottom-to-layer5，意思是要求從bottom層往上做背鉆，鉆到layer4但不能傷害layer4，這樣做完背鉆后，過孔stub長度最多12mil，此時就算用FR4材料，stub造成的諧振也在80GHz以后了，對于目前25Gbps/28Gbps的信號基本都沒影響。

但是，如果產品在設計時就沒有正確設置背鉆層，或者出于其它因素的考慮而沒辦法設置成bottom-to-layer5，比如避免背鉆傷害到其它層的線、或者要保證連接器的連接強度，而只能將背鉆設置為bottom-to-layer7。設計造成的過孔stub本身就有25mil，加工生產環節的背鉆偏差12mil，最后產品的過孔stub就有可能是37mil，如下圖所示：