在多层印刷电路板（PCB）中，通过通孔结构来连接不同层中的单个走线。然而随着高速IO数据速率的增加和成倍增长，过孔的不连续性变得越来越明显。通孔优化设计是近年来一个重要的话题。
如下是一个为12层板子，信号走线在图中所示的第8层，总厚度为65mil。由于高度较厚，对PCIe Gen4 85Ω的阻抗需求来说，所有层使用传统的椭圆形反焊盘都难以满足目标阻抗控制。
为了降低阻抗，需要增加整体电容，因此通过过渡层对信号施加单独的反焊盘形状。整体通孔结构由单独的和椭圆形的反焊盘组成，分别如下图左右所示。然后，正负过孔之间的距离，也是调整阻抗的另一个参数。
如下图为Via的概念模型，Ca和Cb由同轴电容和平板电容提供，用于评估通孔的结构，Cd是差分对过孔之间的电容。
上述结构的电路模型如下图所示，每个等效电容可用于将阻抗略微调整到满足目标阻抗。
从无损传输线模型出发，它揭示了电容与阻抗之间的关系，如下式指出，当电容增加时，阻抗会减小，然后进一步进行实际来修改反焊盘结构参数和通过结构设计的间距距离。
从上述等效电路模型来看，有几个参数这可以通过调谐来控制通过阻抗，如单个反焊盘和椭圆形反焊盘，以及它们的距离。下面将对不同Via设计参数来仿真反焊盘形式和pitch对性能的影响。
单个反焊盘的形状影响存在于Ca1和Cb1两个参数。当单个反焊盘的半径增加时，电容值减小，阻抗增大，如下图所示
可以从同轴电容和平板电容的理论计算公式也可以找到解释：
对于椭圆反焊盘形式，其概念与等效电路模型相同。由上述等式，参数Ca2，Cb2和Cd受pitch和半径的影响。因此，将pitch固定在40mil，并改变半径参数以优化设计。下图显示了TDR结果，当椭圆反焊盘直径为45mil时，观察到优化后的阻抗。
距离会影响Ca2，Cb2和Cd，因为距离会降低电容值，如下图所示。为了优化，半径是固定的，pitch也是可变的。
上述分析中，提供了三个不同的参数来调整电容以微调阻抗以满足目标。由下图可知，随着直径尺寸的改变，单个反焊盘参数的斜率更陡，说明它是最主要的影响因素。第二个是距离，然后是椭圆反焊盘直径是最不占优势的。因此，可以首先优化单个反焊盘形式以满足目标阻抗，然后使用其他参数进行微调。
此外，应用统计分析进行了进一步的评估以确定三个参数的主导地位。在统计分析软件上运行1000次后阻抗分布，如下图所示，可以看到，单个、椭圆形、和距离参数的斜率进一步确认分别为0.173、0.07532、0.1237。正如预测的那样，单反焊盘是最占优势的，而椭圆形是最不占优势的。
