連接器過孔之性能提升終極篇

04-22

對於連接器pin stub的影響，通過上一篇的連接器過孔系列之pin stub篇，我們已經知道連接器pin stub過長對信號有惡化效應。但是當沒有其他的連接器可選、可替代，將過孔反焊盤擴大、非功能焊盤去掉、換成low Dk/low Df的板材等優化措施均已用上，而我們的系統裕量依然不夠，仍需處處摳裕量，任何地方的提升都對系統性能有著不可忽視的作用時，是否有方法進一步提升連接器過孔處的性能？

高速信號的連接器pin的樣子都是下圖1所示，pin可以分解成3個部分，其中只有pin_2這部分是與過孔孔壁接觸的，也就是我們常說的魚眼。Pin_1負責將信號從連接器引入過孔中；Pin_2負責將信號傳遞給過孔；pin_3對於信號來說就沒有正面的作用了，就是一段stub，為了跟過孔stub相區別，我們在這稱之為pin stub。上一篇文章講了這個pin stub對於信號的影響有多大。今天我們要進一步分析把圖1所示的連接器插入過孔後，連接器pin與過孔相結合後的效應

圖1高速信號連接器pin示意圖

假設PCB厚度=2.2mm，連接器信號pin長2.2mm，連接器從top層往下壓。

當過孔不做背鑽時，將連接器壓進過孔，連接器的pin+過孔的示意圖如下所示：

圖2 過孔不背鑽，高速信號連接器pin插入過孔後的示意圖

當過孔底部做背鑽後，再將連接器壓進過孔，連接器的pin+過孔的示意圖如下所示：

圖3 過孔底部背鑽後，高速信號連接器pin插入過孔後的示意圖

當過孔頂部做背鑽後，再將連接器壓進過孔，連接器的pin+過孔的示意圖如下所示：

圖4 過孔頂部背鑽後，高速信號連接器pin插入過孔後的示意圖

當過孔雙面做背鑽後，再將連接器壓進過孔，連接器的pin+過孔的示意圖如下所示：

圖5 過孔雙面背鑽後，高速信號連接器pin插入過孔後的示意圖

針對圖3~圖5的三種背鑽方式進行建模模擬，看看有多大差異。

1. 過孔從底部背鑽，壓上連接器後，pin stub=30.6mil，從top到魚眼的過孔stub（上stub）為24.4mil，從bottom到布線層的過孔stub（下stub）為10mil。

圖6 過孔底部背鑽，pin stub、過孔stub

2. 過孔從頂部背鑽（離魚眼位置留有10mil的安全距離），壓上連接器後，pin stub=30.6mil，從top到魚眼的過孔stub(上stub)為10mil，從bottom到布線層的過孔stub（下stub）為30.6mil。

圖7 過孔頂部背鑽，pin stub、過孔stub

3. 過孔雙面過孔背鑽後，壓上連接器後，pin stub=30.6mil，從top到魚眼的過孔stub(上stub)為10mil，從bottom到布線層的過孔stub(下stub)為10mil。

圖8 過孔雙面背鑽，pin stub、過孔stub

以上3種情況下的插損如下圖所示：

圖9 各種情況插損對比圖

說明： SDD21_1：Case1過孔插上連接器的pin後，pin stub=30.6mil；過孔底層背鑽，從bottom到布線層的過孔stub(下stub)為10mil，從top到魚眼的過孔stub(上stub)為24.4mil 。

SDD21_2：Case2過孔插上連接器的pin後，pin stub=30.6mil；過孔頂層背鑽，從bottom到布線層的過孔stub(下stub)為30.6mil，從top到魚眼的過孔stub(上stub)為10mil。

SDD21_3：Case3過孔插上連接器的pin後，pin stub=30.6mil；過孔雙面背鑽，從bottom到布線層的過孔stub(下stub)為10mil，從top到魚眼的過孔stub(上stub)為10mil。

Table1. 連接器過孔不同處理方式對比

雙面背鑽比僅底部背鑽，插損提升了0.182dB（Case3-Case1），像背板系統，正常情況下系統鏈路上會有兩個連接器，這兩個連接器會引入4對過孔，如果採用雙面背鑽，這條鏈路可以提升0.728dB！驚不驚喜？開不開心？
由於連接器pin_1（見圖1所示）的長度不長，造成與之對應的過孔上部stub一般也就二十幾mil，比起過孔下部stub動輒四五十mil的長度，短了一大截，所以很少有人會去關注過孔上部stub。但是如果連接器pin stub過長，沒有更好的連接器可選、可替代，而我們的系統裕量又不夠，需要處處摳裕量時，過孔雙面背鑽不失為一種選擇。