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基于HFSS的高速信号过孔仿真优化

[孙岩，艾明哲，黎铁军，胡军，曹跃胜]

[国防科技大学计算机学院，410073]

[摘要]在高速信号传输中，过孔对信号质量有着重要的影响，特别是对于10Gbps以上的信号，过孔

的设计往往影响整个设计的成败。本文基于ANSYSHFSS工具，主要针对过孔残桩长度、过

孔参数和回流地孔的参数进行仿真分析，找到影响过孔性能的主要因素，并根据仿真结果分别

进行优化。

[关键词]HFSS，高速信号，过孔

SimulationandOptimizationofViasonHighSpeed

SignalsBasedonHFSS

[SunYan,AiMingzhe,LiTiejun,HuJun,CaoYuesheng]

[SchoolofComputerScience,NationalUniversityofDefenseTechnology,410073]

[Abstract]Inhighspeedsignaltransmission,viasmakeansignificantlyimpactonsignalquality.The

qualityofviasdesignwilldeterminesuccessornotofwholesystem,especiallyforsignal

ratesbeyond10Gbps.ThispaperisbasedonANSYSHFSSsimulationtoolandfocuson

viastublength,viaparametersandbackflowgroundvias’parameters.Bymeansof

simulation,thispaperwillfindmajorfactorseffectperformanceofvias,andthenoptimize

parametersaccordingtothesimulationresults.

[Keyword]HFSS,HighSpeedSignal,Via

1前言

过孔是PCB板上具有导电特性的小孔，是PCB中的一种重要的组成元素。过孔在PCB

各层之间或者元件和走线之间实现电气连接。由于过孔的特殊结构，使得信号传输路径出

现结构上的不连续。在高速信号传输中，这种不连续可能会对信号质量造成非常大的影响，

甚至可能导致高速信号传输的失败。因此，在高速信号传输的设计中，需要对过孔进行专

门的设计和优化。

PCB中常见的过孔主要由孔壁、焊盘和反焊盘组成。过孔的孔壁是为了保证PCB各层

之间的电气连接而对钻孔进行填充的导电材料；焊盘的作用把孔壁与元件或走线相连；反

焊盘是指过孔焊盘和负片中铜皮之间的间隔。最普通的过孔类型是通孔，之所以称为通孔，

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是因为它穿过PCB板上的所有层，孔中间填入焊料，任何一个层都可以通过焊盘进行必要

的电气连接。图1表示了一个使用HFSS建立的基本通孔结构模型。