一种差分过孔结构、设计方法及印刷电路板与流程

本发明涉及电路设计领域，特别涉及一种差分过孔结构、设计方法及印刷电路板。

背景技术：

1、随着电子信息技术的发展和信号传输速率的提升，对信号性能和质量的要求也在提高，链路设计的裕量逐渐缩小，这要求设计人员在印刷电路板设计中更细致地处理各类优化问题，以实现性能优化、成本最低化、缩短设计周期并提高生产效率。

2、在相关的印刷电路板和信号完整性设计中，通常采用差分过孔设计，即一对差分信号线（分别为dp、dn）对应的高速信号孔旁带一对gnd信号的回流过孔（如图1所示）。然而，随着芯片和连接器高速信号引脚数量的增加，扇出区域信号换层过孔的密度也不断增大，所需布局布线空间增加；并且随着信号速率提升，对高速信号换层过孔的优化要求更高，gnd信号的回流过孔的数量从一对增加至两对甚至三对，占用空间更大，不利于印刷电路板的高密度设计。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种差分过孔结构、设计方法及印刷电路板，有效节省了印刷电路板上的布线空间，可使差分信号在不同部分间得到良好的隔离与回流通道，不仅增强了gnd信号的隔离和回流效果，改善了高速信号的完整性，还能够减少高密度设计中的信号串扰，从而在不增加生产难度的情况下支持高密度和小型化设计，提升了设计的灵活性和可复制性。

2、第一方面，本申请提供了一种差分过孔结构，包括至少一个过孔单元，所述过孔单元包括：

3、第一回流过孔和第二回流过孔，所述第一回流过孔和所述第二回流过孔相切；

4、第一信号过孔和第二信号过孔，所述第一信号过孔和所述第一回流过孔相切，所述第二信号过孔和所述第二回流过孔相切；

5、所述第一信号过孔和所述第二信号过孔关于第一切平面对称，所述第一切平面为两个所述回流过孔相切处的平面，所述第一信号过孔的中轴线和所述第二信号过孔的中轴线之间的第一距离不大于所述第一回流过孔的中轴线和所述第二回流过孔的中轴线之间的第二距离；

6、至少两个铣槽，第一铣槽用于将两个所述回流过孔和两个所述信号过孔分隔开，第二铣槽用于将两个所述信号过孔分隔开；

7、其中，所述第一信号过孔与差分线的第一信号线连接，所述第二信号过孔与所述差分线的第二信号线连接，两个所述回流过孔作为信号回流孔。

8、可选地，所述第一信号过孔和所述第一回流过孔相切处的第二切平面与所述第二信号过孔和所述第二回流过孔相切处的第三切平面重合，且所述第二切平面或所述第三切平面与所述第一切平面垂直。

9、可选地，所述铣槽的个数为2；

10、第一铣槽沿所述第二切平面或所述第三切平面设置，贯穿两个所述回流过孔及所述两个信号过孔，且所述第一铣槽的长度≥2×所述回流过孔的直径+2×所述回流过孔外的焊盘宽度，所述第一铣槽用于将两个所述回流过孔和两个所述信号过孔分隔开；

11、第二铣槽沿所述第一切平面设置，贯穿两个所述回流过孔及两个所述信号过孔，且所述信号过孔的直径+所述信号过孔外的焊盘宽度+所述回流过孔的直径/2≤所述第二铣槽的长度≤所述信号过孔的直径+所述信号过孔外的焊盘宽度+所述回流过孔的直径，所述第二铣槽位于两个所述信号过孔之间。

12、可选地，所述过孔单元有多个，且多个所述过孔单元中，全部所述回流过孔的中轴线均在第一平面上，且全部所述信号过孔的中轴线均在第二平面上，所述第一平面和所述第二平面平行；

13、多个所述第一铣槽一体成型。

14、可选地，所述过孔单元有多个，全部所述过孔单元的第一切平面重合，第i个过孔单元的回流过孔的中轴线和第i+2个过孔单元的回流过孔的中轴线在同一平面上，所述第i个过孔单元的信号过孔的中轴线和所述第i+2个过孔单元的信号过孔的中轴线在同一平面上，i≥1，i为整数；

15、多个所述第一铣槽一体成型。

16、可选地，所述过孔单元有多个，每相邻两个所述过孔单元中的第一铣槽错位设置，以使相邻两个所述过孔单元中的第二铣槽之间的距离＜所述过孔单元的宽度；

17、所述过孔单元的宽度=2×所述回流过孔的直径+2×所述回流过孔外的焊盘的宽度。

18、可选地，所述第一回流过孔的直径和所述第二回流过孔的直径相同，所述第一信号过孔的直径与所述第二信号过孔的直径相同，且每个所述回流过孔的直径大于每个所述信号过孔的直径。

19、可选地，每个所述铣槽的宽度不小于所述回流过孔外的焊盘或所述信号过孔外的焊盘的宽度。

20、第三方面，本申请提供了一种印刷电路板，包括如上述所述的差分过孔结构。

21、第三方面，本申请提供了一种差分过孔结构的设计方法，应用于如上述所述的差分过孔结构，包括：

22、根据目标需求和印刷电路板的板卡空间，确定差分过孔的目标尺寸；

23、利用第一钻针钻出第一回流过孔和第二回流过孔，所述第一回流过孔和所述第二回流过孔相切；

24、利用第二钻针钻出第一信号过孔和第二信号过孔，所述第一信号过孔和所述第一回流过孔相切，所述第二信号过孔和所述第二回流过孔相切；所述第一信号过孔和所述第二信号过孔关于第一切平面对称，所述第一切平面为两个所述回流过孔相切处的平面，所述第一信号过孔的中轴线和所述第二信号过孔的中轴线之间的第一距离不大于所述第一回流过孔的中轴线和所述第二回流过孔的中轴线之间的第二距离；

25、分别对两个所述回流过孔和两个所述信号过孔进行电镀处理；

26、利用第三钻针钻出至少两个铣槽，第一铣槽用于将两个所述回流过孔和两个所述信号过孔分隔开，第二铣槽用于将两个所述信号过孔分隔开；其中，所述第一信号过孔与差分线的第一信号线连接，所述第二信号过孔与所述差分线的第二信号线连接，两个所述回流过孔作为信号回流孔；

27、利用树脂填充所述铣槽、所述回流过孔和所述信号过孔。

28、本发明提供了一种差分过孔结构、设计方法及印刷电路板，涉及电路设计领域，用于解决差分过孔占用印刷电路板空间大的问题。该方案通过设计两个回流过孔相切、以及两个回流过孔分别和两个信号过孔相切的结构，信号过孔和回流过孔之间保持对称性，优化了差分信号的过孔布局，使得差分过孔之间的间距缩小，有效节省了印刷电路板上的布线空间，通过在印刷电路板上增加铣槽将结构划分为三部分，可使差分信号在不同部分间得到良好的隔离与回流通道，不仅增强了gnd信号的隔离和回流效果，改善了高速信号的完整性，还能够减少高密度设计中的信号串扰，从而在不增加生产难度的情况下支持高密度和小型化设计，提升了设计的灵活性和可复制性。

技术特征：

1.一种差分过孔结构，其特征在于，包括至少一个过孔单元，所述过孔单元包括：

2.如权利要求1所述的差分过孔结构，其特征在于，所述第一信号过孔和所述第一回流过孔相切处的第二切平面与所述第二信号过孔和所述第二回流过孔相切处的第三切平面重合，且所述第二切平面或所述第三切平面与所述第一切平面垂直。

3.如权利要求2所述的差分过孔结构，其特征在于，所述铣槽的个数为2；

4.如权利要求3所述的差分过孔结构，其特征在于，所述过孔单元有多个，且多个所述过孔单元中，全部所述回流过孔的中轴线均在第一平面上，且全部所述信号过孔的中轴线均在第二平面上，所述第一平面和所述第二平面平行；

5.如权利要求3所述的差分过孔结构，其特征在于，所述过孔单元有多个，全部所述过孔单元的第一切平面重合，第i个过孔单元的回流过孔的中轴线和第i+2个过孔单元的回流过孔的中轴线在同一平面上，所述第i个过孔单元的信号过孔的中轴线和所述第i+2个过孔单元的信号过孔的中轴线在同一平面上，i≥1，i为整数；

6.如权利要求3所述的差分过孔结构，其特征在于，所述过孔单元有多个，每相邻两个所述过孔单元中的第一铣槽错位设置，以使相邻两个所述过孔单元中的第二铣槽之间的距离＜所述过孔单元的宽度；

7.如权利要求1-6任一项所述的差分过孔结构，其特征在于，所述第一回流过孔的直径和所述第二回流过孔的直径相同，所述第一信号过孔的直径与所述第二信号过孔的直径相同，且每个所述回流过孔的直径大于每个所述信号过孔的直径。

8.如权利要求1-6任一项所述的差分过孔结构，其特征在于，每个所述铣槽的宽度不小于所述回流过孔外的焊盘或所述信号过孔外的焊盘的宽度。

9.一种印刷电路板，其特征在于，包括如权利要求1-8任一项所述的差分过孔结构。

10.一种差分过孔结构的设计方法，其特征在于，应用于如权利要求1-8任一项所述的差分过孔结构，包括：

技术总结
本发明公开了一种差分过孔结构、设计方法及印刷电路板，涉及电路设计领域，用于解决差分过孔占用印刷电路板空间大的问题。该方案通过设计两个回流过孔相切、以及两个回流过孔分别和两个信号过孔相切的结构，信号过孔和回流过孔之间保持对称性，优化了差分信号的过孔布局，使得差分过孔之间的间距缩小，有效节省了印刷电路板上的布线空间，通过在印刷电路板上增加铣槽将结构划分为三部分，可使差分信号在不同部分间得到良好的隔离与回流通道，不仅增强了GND信号的隔离和回流效果，改善了高速信号的完整性，还能够减少高密度设计中的信号串扰，从而在不增加生产难度的情况下支持高密度和小型化设计，提升了设计的灵活性和可复制性。

技术研发人员：李雅君,李永翠
受保护的技术使用者：苏州元脑智能科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2025/2/17