高速PCB过孔中的非功能焊盘是应该去掉还是保留？

高速信号是通信行业无法回避的热门话题。随着传输信息量和传输速率的增加，高速信号逐渐变得重要。高速PCB是高速信号的加载板，它的材料选择、制造工艺和布线设计都会影响高速信号的质量。 Non-Functional Pad，又名 NFP，是一种制造高速 PCB 的技术方法，而插入损耗是指示信号质量的最重要参数之一。去除或保留NFP一直是工程师和制造商之间不可避免的讨论话题。本文通过实验方法从制造工艺的角度分析了NFP对高速信号插入损耗的影响，并指导您回答是否移除或保留未使用的焊盘。

NFP介绍

非功能性焊盘是内层或外层上的焊盘，未连接到该层上的任何有源导电图案。 NFP对任何电信号传输没有影响，但它能够加强铜对孔壁的附着力。 NFP可以如下图1所示。

添加NFP意味着在PTH（Platform Through Hole）铜之前提供金属附着点，因此许多制造商倾向于添加NFP以确保PTH铜在多层PCB制造过程中的效果更好。

实验设计

在本实验中，选择了相同的 CCL（覆铜板）材料。所有 PCB 包含 20 层，其中布线在第三层和第十八层实现。可以比较添加NFP（方案1）和去除NFP（方案2）的插入损耗，以确定NFP是否对信号质量有影响。由于PCB制造过程中确实存在很多不确定因素，除了插入损耗外，还需要对关键参数进行检查，以保证制造过程中不混入其他影响因素。

影响要素检查

• 阻抗一致性检查

在信号损耗测试中，由于阻抗不一致，容易产生信号反射，最终影响插入损耗的测试结果。因此，插入损耗测试的正确性直接取决于阻抗一致性的好坏。特性阻抗测试分别按方案1和方案2进行，得到的特性阻抗值总结如下表。

由上表可知，两种方案的阻抗差异均在5%以内，特性阻抗对损耗测试的影响可以忽略不计。

• 影响插入损耗检测的因素

插入损耗由介电损耗和导体损耗组成。由于本实验检测的两种方案采用相同的材​​料和光绘图形，因此介电损耗和导体损耗仅来自PCB制造。接下来将分别对这两个项目进行分析，以确保不影响PCB制造。

一个。介损检查

胶粘片在多层堆叠中的应用会产生一定的树脂衰退，不同的树脂衰退量会导致介电损耗的差异。由于胶粘片上树脂退缩的不确定性，为了完全消除因树脂退缩量的不同而造成的影响，需要在叠加后进行x-section分析。

通过分析可以总结出两种方案的上层和下层纤芯厚度分别为139.8μm和135.2μm。叠合后的胶粘片厚度分别为257.4μm和251.9μm。最大厚度差在6μm以内，满足制造公差要求，不会因介电损耗而影响插入损耗。

湾。导体损耗检查

因此，导体损耗与测试电路中PCB制造过程中的线路长度和宽度、表面粗糙度和横向侵蚀有关。在本实验的两种方案中，电路设计相同，但排除了线路长度的影响。布朗效应、蚀刻液浓度和水压都对表面粗糙度有影响。为了避免这些复杂的元素，直接从最终结果判断电路的一致性。

通过实验，应用方案一和方案二，传输线宽度分别为168μm和166μm，传输线高度分别为18.3μm和18.9μm。表面粗糙度均保持在2.5μm。所有数据表明，在传输线制造方面，导体损耗基本相似，可以消除导体损耗对插入损耗的影响。

NFP 影响分析

从介质损耗和导体损耗的产生源出发，结合插入损耗的产生原理，在PCB制造一致性方面进行了一系列检查，以确保两种方案中只出现一个变量，即NFP。根据IPC-TM650-2.5.5.12中的FD（Frequency Domain）方法，对Scheme 1和Scheme 2进行测试，结果如下图2所示。

作为唯一变量NFP的结果，可以大致判断NFP对信号插入损耗的影响。方案 1 删除 NFP，而方案 2 保留 NFP。从上图可以看出，无论是03层还是18层，方案一的插入损耗测试结果都小于方案二，说明加入NFP会加强信号插入损耗。

根据该实验，两种方案的插入损耗差异保持在大约 9%。图3是对某著名通信终端材料的初级打分。

根据图 3，可以看出在所有材料等级之间确实存在非常小的插入损耗差异。如果本实验检测的插入损耗刚好在阈值范围内，材料等级会因NFP而降低，这将对从材料制造商到末端的整个生产线产生很大影响。

结论

谈到高速PCB，多层PCB是必然的发展趋势，过孔制造是第一个问题。 NFP在PCB过孔壁制造过程中对PTH铜有很大的改进，对阻止过孔铜掉落和处理过孔壁裂纹等质量问题起到了有效的作用。剔除其他影响因素，本文考虑NFP变量，分析NFP对插入损耗的影响，为材料厂商、PCB厂商、端子厂商在高速PCB设计方面提供一定的参考。

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