在高速線路板中，通孔因降低信號完整性性能而受到詬病。然而，使用過孔是不可避免的。在標準電路板上元器件放置在頂層，差分對的走線位于內層。內層的電磁輻射和線對之間的串擾很低。必須使用過孔將電路板平面上的元件連接到內層。
那么我們就從檢查簡單過孔中將頂部傳輸線與內層相連的元件開始。有四個基本元件：信號過孔、過孔殘樁、過孔焊盤和隔離盤。過孔是鍍在電路板頂層和底層之間通孔外面的金屬圓柱體。信號過孔連接不同層的傳輸線。過孔殘樁是過孔中未使用的部分。過孔焊盤是將過孔連接到頂部或內部傳輸線的環形墊片。隔離盤是每個電源或接地平面中的環形間隙，用于防止電源和接地平面短路。
通過平衡電感和寄生電容的大小，可以設計出與傳輸線具有相同特征阻抗的過孔，從而不會對電路板的運行產生特殊影響。沒有簡單的公式可以在通孔尺寸與 C 和 L 組件之間進行轉換。 3D EM計算程序可以根據 PCB 布局中使用的尺寸預測結構阻抗。通過反復調整結構尺寸和運行 3D 仿真，可以優化通孔尺寸以達到所需的阻抗和帶寬要求。
在實現差分對時，線路 A 和線路 B 必須高度對稱。這些對在同一層中布線。如果需要過孔，則必須在兩條線附近打一個孔。由于差分對的兩個過孔非常接近，兩個過孔共用的橢圓形隔離盤可以減少寄生電容，而不是使用兩個單獨的隔離盤。接地過孔也放置在每個過孔旁邊，以便它們可以為 A 和 B 過孔提供接地回路。
使用背鉆 的GSSG 差分通孔
當傳輸速率超過10Gbps時，過孔殘柱會嚴重影響高速信號的完整性。有背鉆PCB制造工藝，可以在未使用的通孔圓柱上鉆孔。根據不同的制造工藝公差，背鉆去除未使用的過孔金屬，并將過孔殘留堆最小化到10mil以下。
3D EM 仿真器用于根據所需的阻抗和帶寬設計差分過孔。這是一個迭代過程。此過程會反復調整通孔尺寸并運行 EM 仿真，直到達到所需的阻抗和帶寬。
如何驗證性能
圖2中所示的差分通孔設計已經構建和測試。測試樣品包括頂層的一對差分線，然后是連接內部差分線的差分過孔，然后第二對差分過孔再次連接到球針柵陣列封裝（BGA）的接地焊盤在頂層。信號路徑的總長度約為 1330mil。我用差分時域反射儀（TDR）測量差分阻抗，用網絡分析儀測量帶寬，用高速示波器測量數據眼圖，以了解其對信號的影響。
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