એક છિદ્રની મૂળભૂત ખ્યાલ

થ્રુ હોલ (વીઆઇએ) નો મહત્વનો ભાગ છે મલ્ટિલેયર પીસીબી, અને ડ્રિલિંગ છિદ્રોનો ખર્ચ સામાન્ય રીતે પીસીબી બોર્ડ બનાવવાની કિંમતના 30% થી 40% જેટલો હોય છે. સરળ શબ્દોમાં કહીએ તો, PCB પરના દરેક છિદ્રને પાસ હોલ કહી શકાય. કાર્યની દ્રષ્ટિએ, છિદ્રને બે વર્ગોમાં વહેંચી શકાય છે: એકનો ઉપયોગ સ્તરો વચ્ચેના વિદ્યુત જોડાણ માટે થાય છે; બીજાનો ઉપયોગ ડિવાઇસ ફિક્સેશન અથવા પોઝિશનિંગ માટે થાય છે. પ્રક્રિયાની દ્રષ્ટિએ, આ થ્રુ-હોલ્સને સામાન્ય રીતે ત્રણ કેટેગરીમાં વહેંચવામાં આવે છે, એટલે કે અંધ દ્વારા, દફનાવીને અને મારફતે. આંધળા છિદ્રો પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડની ઉપર અને નીચેની સપાટી પર સ્થિત છે અને સપાટીની સર્કિટને નીચેની આંતરિક સર્કિટ સાથે જોડવા માટે ચોક્કસ depthંડાઈ ધરાવે છે. છિદ્રોની depthંડાઈ સામાન્ય રીતે ચોક્કસ ગુણોત્તર (છિદ્ર) કરતાં વધી નથી. દફનાવેલા છિદ્રો છાપેલા સર્કિટ બોર્ડના આંતરિક સ્તરમાં જોડાણ છિદ્રો છે જે છાપેલ સર્કિટ બોર્ડની સપાટી સુધી વિસ્તરતા નથી. બે પ્રકારના છિદ્રો સર્કિટ બોર્ડના આંતરિક સ્તરમાં સ્થિત છે, જે લેમિનેશન પહેલા થ્રુ-હોલ મોલ્ડિંગ પ્રક્રિયા દ્વારા પૂર્ણ થાય છે, અને થ્રુ-હોલની રચના દરમિયાન અનેક આંતરિક સ્તરો ઓવરલેપ થઈ શકે છે. ત્રીજો પ્રકાર, જેને થ્રુ-હોલ કહેવામાં આવે છે, તે સમગ્ર સર્કિટ બોર્ડ દ્વારા ચાલે છે અને આંતરિક આંતરિક જોડાણ માટે અથવા ઘટકો માટે માઉન્ટ કરવા અને છિદ્રો શોધવા માટે ઉપયોગ કરી શકાય છે. કારણ કે પ્રક્રિયામાં થ્રુ હોલનો અમલ કરવો સરળ છે, ખર્ચ ઓછો છે, તેથી મોટાભાગના પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડનો ઉપયોગ અન્ય બે પ્રકારના થ્રુ હોલ કરતા થાય છે. છિદ્રો દ્વારા નીચે મુજબ, ખાસ સમજૂતી વિના, છિદ્રો દ્વારા ગણવામાં આવશે.

છિદ્ર મૂળભૂત ખ્યાલ દ્વારા અને છિદ્ર પદ્ધતિ પરિચય દ્વારા PCB

ડિઝાઇન દ્રષ્ટિકોણથી, થ્રુ-હોલ મુખ્યત્વે બે ભાગોથી બનેલો છે, એક મધ્યમાં ડ્રિલ હોલ છે, અને બીજો ડ્રિલ હોલની આસપાસનો પેડ વિસ્તાર છે. આ બે ભાગોનું કદ થ્રુ-હોલનું કદ નક્કી કરે છે. દેખીતી રીતે, હાઇ-સ્પીડ, હાઇ-ડેન્સિટી પીસીબીની ડિઝાઇનમાં, ડિઝાઇનર હંમેશા શક્ય તેટલું નાનું છિદ્ર ઇચ્છે છે, આ નમૂના વધુ વાયરિંગ જગ્યા છોડી શકે છે, વધુમાં, છિદ્ર જેટલું નાનું છે, તેની પોતાની પરોપજીવી ક્ષમતા નાની છે, વધુ હાઇ સ્પીડ સર્કિટ માટે યોગ્ય. પરંતુ તે જ સમયે છિદ્રના કદમાં ઘટાડો ખર્ચમાં વધારો લાવે છે, અને છિદ્રનું કદ મર્યાદા વિના ઘટાડી શકાતું નથી, તે ડ્રિલિંગ (ડ્રિલ) અને પ્લેટિંગ (પ્લેટિંગ) અને અન્ય તકનીક દ્વારા મર્યાદિત છે: નાના છિદ્ર, ડ્રિલ કરવામાં જેટલો સમય લાગે છે, કેન્દ્રની સ્થિતિથી વિચલિત થવું વધુ સરળ છે; જ્યારે છિદ્રની depthંડાઈ છિદ્રના વ્યાસ કરતાં 6 ગણી વધારે હોય, ત્યારે છિદ્રની દિવાલની સમાન કોપર પ્લેટિંગની ખાતરી આપવી અશક્ય છે. ઉદાહરણ તરીકે, જો સામાન્ય 6-લેયર પીસીબી બોર્ડની જાડાઈ (થ્રુ-હોલ ડેપ્થ) 50 મિલી છે, તો પીસીબી ઉત્પાદકો આપી શકે તેવા લઘુતમ છિદ્ર વ્યાસ 8 મિલી છે. લેસર ડ્રિલિંગ ટેકનોલોજીના વિકાસ સાથે, ડ્રિલિંગનું કદ પણ નાનું અને નાનું હોઈ શકે છે. સામાન્ય રીતે, છિદ્રનો વ્યાસ 6Mils કરતા ઓછો અથવા તેના બરાબર હોય છે, જેને આપણે માઇક્રો હોલ કહીએ છીએ. એચડીઆઇ (હાઇ ડેન્સિટી ઇન્ટરકનેક્ટ સ્ટ્રક્ચર) ડિઝાઇનમાં માઇક્રોહોલનો ઉપયોગ ઘણીવાર થાય છે. માઇક્રોહોલ તકનીક છિદ્રને સીધા પેડ (વીઆઇએ-ઇન-પેડ) પર ફટકારવાની મંજૂરી આપે છે, જે સર્કિટ કામગીરીમાં મોટા પ્રમાણમાં સુધારો કરે છે અને વાયરિંગની જગ્યા બચાવે છે.

ટ્રાન્સમિશન લાઇન પર થ્રુ-હોલ એ ઇમ્પેડન્સ ડિસ્કન્ટિન્યુટીનો બ્રેક પોઇન્ટ છે, જે સિગ્નલના પ્રતિબિંબનું કારણ બનશે. સામાન્ય રીતે, થ્રુ-હોલની સમકક્ષ અવબાધ ટ્રાન્સમિશન લાઇન કરતા લગભગ 12% ઓછી હોય છે. ઉદાહરણ તરીકે, 50 ઓહ્મ ટ્રાન્સમિશન લાઇનનો અવરોધ 6 ઓહ્મ ઘટશે જ્યારે તે થ્રુ-હોલમાંથી પસાર થશે (ચોક્કસ પણ થ્રુ-હોલના કદ અને પ્લેટની જાડાઈ સાથે સંબંધિત છે, પરંતુ ચોક્કસ ઘટાડો નથી). જો કે, છિદ્ર દ્વારા અવરોધના બંધ થવાના કારણે પ્રતિબિંબ ખરેખર ખૂબ નાનું છે, અને તેનું પ્રતિબિંબ ગુણાંક માત્ર છે: (44-50)/(44+50) = 0.06. છિદ્રને કારણે થતી સમસ્યાઓ પરોપજીવી કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સના પ્રભાવ પર વધુ ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે.

છિદ્ર દ્વારા પરોપજીવી કેપેસીટન્સ અને ઇન્ડક્ટન્સ

છિદ્રમાં જ પરોપજીવી સ્ટ્રે કેપેસિટેન્સ અસ્તિત્વમાં છે. જો બિછાવેલા સ્તર પર છિદ્રના વેલ્ડીંગ પ્રતિકાર ઝોનનો વ્યાસ D2 છે, વેલ્ડીંગ પેડનો વ્યાસ D1 છે, PCB બોર્ડની જાડાઈ T છે, અને સબસ્ટ્રેટની ડાઇલેક્ટ્રિક સતત ε છે, પરોપજીવી કેપેસિટીન્સ છિદ્ર આશરે C = 1.41εTD1/ (D2-D1) છે.

સર્કિટ પર પરોપજીવી કેપેસીટન્સની મુખ્ય અસર એ છે કે સિગ્નલ વધવાનો સમય લંબાવવો અને સર્કિટની ઝડપ ઘટાડવી. ઉદાહરણ તરીકે, 50Mil ની જાડાઈવાળા PCB બોર્ડ માટે, જો થ્રુ-હોલ પેડનો વ્યાસ 20Mil (બોરહોલનો વ્યાસ 10Mils છે) અને સોલ્ડર બ્લોકનો વ્યાસ 40Mil છે, તો આપણે પરોપજીવી કેપેસીટન્સનો અંદાજ લગાવી શકીએ છીએ. ઉપરના સૂત્ર દ્વારા થ્રુ-હોલ: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.040-0.020) = 0.31pF કેપેસિટેન્સને કારણે વધતો સમય ફેરફાર આશરે નીચે મુજબ છે: T10-90 = 2.2c (Z0/2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps આ મૂલ્યોમાંથી, તે જોઈ શકાય છે કે ભલે એકના પરોપજીવી કેપેસીટન્સને કારણે વધતા વિલંબ અને ધીમીની અસર- છિદ્ર ખૂબ સ્પષ્ટ નથી, જો થ્રુ-હોલનો ઉપયોગ સ્તરો વચ્ચે ઘણી વખત સ્વિચ કરવા માટે થાય છે, તો બહુવિધ થ્રુ-હોલ્સનો ઉપયોગ કરવામાં આવશે. તમારી ડિઝાઇનમાં સાવચેત રહો. વ્યવહારુ ડિઝાઇનમાં, છિદ્ર અને કોપર લેયિંગ ઝોન (એન્ટી-પેડ) વચ્ચેનું અંતર વધારીને અથવા પેડનો વ્યાસ ઘટાડીને પરોપજીવી કેપેસીટન્સ ઘટાડી શકાય છે. હાઇ-સ્પીડ ડિજિટલ સર્કિટની ડિઝાઇનમાં, થ્રુ-હોલનું પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સ પરોપજીવી કેપેસીટન્સ કરતા વધુ નુકસાનકારક છે. તેની પરોપજીવી શ્રેણીની ઇન્ડક્ટન્સ બાયપાસ કેપેસીટન્સના યોગદાનને નબળું પાડશે અને સમગ્ર પાવર સિસ્ટમની ફિલ્ટરિંગ અસરકારકતાને ઘટાડશે. અમે નીચે આપેલા પ્રયોગમૂલક સૂત્રનો ઉપયોગ કરીને થ્રુ-હોલ અંદાજના પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સની ગણતરી કરી શકીએ છીએ: L = 5.08h [ln (4h/d) +1]

જ્યાં L એ છિદ્રની ઇન્ડક્ટન્સનો ઉલ્લેખ કરે છે, H એ છિદ્રની લંબાઈ છે, અને D એ કેન્દ્રિય છિદ્રનો વ્યાસ છે. તે સમીકરણમાંથી જોઈ શકાય છે કે છિદ્રનો વ્યાસ ઇન્ડક્ટન્સ પર થોડો પ્રભાવ ધરાવે છે, જ્યારે છિદ્રની લંબાઈ ઇન્ડક્ટન્સ પર સૌથી મોટો પ્રભાવ ધરાવે છે. હજી પણ ઉપરોક્ત ઉદાહરણનો ઉપયોગ કરીને, છિદ્રમાંથી ઇન્ડક્ટન્સની ગણતરી આ રીતે કરી શકાય છે:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh જો સિગ્નલ વધવાનો સમય 1ns છે, તો સમકક્ષ અવબાધનું કદ છે: XL = πL/T10-90 = 3.19. ઉચ્ચ આવર્તન પ્રવાહની હાજરીમાં આ અવરોધને અવગણી શકાય નહીં. ખાસ કરીને, બાયપાસ કેપેસિટરને સપ્લાય લેયરને રચના સાથે જોડવા માટે બે છિદ્રોમાંથી પસાર થવું પડે છે, આમ છિદ્રના પરોપજીવી ઇન્ડક્ટન્સને બમણું કરે છે.

ત્રણ, છિદ્રનો ઉપયોગ કેવી રીતે કરવો

થ્રુ-હોલ્સની પરોપજીવી લાક્ષણિકતાઓના ઉપરોક્ત વિશ્લેષણ દ્વારા, આપણે જોઈ શકીએ છીએ કે હાઇ-સ્પીડ પીસીબી ડિઝાઇનમાં, મોટે ભાગે સરળ થ્રુ-હોલ્સ સર્કિટ ડિઝાઇનમાં ઘણી નકારાત્મક અસરો લાવે છે. છિદ્રની પરોપજીવી અસરની પ્રતિકૂળ અસરોને ઘટાડવા માટે, અમે ડિઝાઇનમાં નીચે મુજબ કરવાનો પ્રયાસ કરી શકીએ છીએ:

1. કિંમત અને સિગ્નલની ગુણવત્તાને ધ્યાનમાં રાખીને, વાજબી છિદ્રનું કદ પસંદ કરવામાં આવે છે. જો જરૂરી હોય તો, વિવિધ કદના છિદ્રોનો ઉપયોગ કરવાનું વિચારો. ઉદાહરણ તરીકે, પાવર અથવા ગ્રાઉન્ડ કેબલ્સ માટે, અવરોધ ઘટાડવા માટે મોટા કદનો ઉપયોગ કરવાનું વિચારો, અને સિગ્નલ વાયરિંગ માટે, નાના છિદ્રોનો ઉપયોગ કરો. અલબત્ત, જેમ છિદ્રનું કદ ઘટશે, અનુરૂપ ખર્ચ વધશે.

2. ઉપર ચર્ચા કરેલ બે સૂત્રો દર્શાવે છે કે પાતળા પીસીબી બોર્ડનો ઉપયોગ છિદ્રોના બે પરોપજીવી પરિમાણોને ઘટાડવામાં મદદ કરે છે.

3. PCB બોર્ડ પર સિગ્નલ વાયરિંગને શક્ય હોય ત્યાં સુધી સ્તરો બદલવા જોઈએ નહીં, એટલે કે, જ્યાં સુધી શક્ય હોય ત્યાં બિનજરૂરી છિદ્રોનો ઉપયોગ કરશો નહીં.

4. વીજ પુરવઠો અને જમીનનો પિન નજીકના છિદ્રમાં ડ્રિલ્ડ થવો જોઈએ, અને છિદ્ર અને પીન વચ્ચેની સીસા શક્ય તેટલી ટૂંકી હોવી જોઈએ. સમકક્ષ ઇન્ડક્ટન્સ ઘટાડવા માટે બહુવિધ થ્રુ-હોલ્સ સમાંતર ગણી શકાય.

5. સિગ્નલ માટે નજીકના લૂપ પૂરા પાડવા માટે સિગ્નલ લેયરિંગના છિદ્રોની નજીક કેટલાક ગ્રાઉન્ડ હોલ મૂકવામાં આવે છે. તમે PCB પર ઘણાં વધારાના ગ્રાઉન્ડ હોલ પણ મૂકી શકો છો. અલબત્ત, તમારે તમારી ડિઝાઇનમાં લવચીક રહેવાની જરૂર છે. ઉપર ચર્ચા કરેલ થ્રુ-હોલ મોડેલ એવી પરિસ્થિતિ છે જ્યાં દરેક સ્તરમાં પેડ હોય છે. કેટલીકવાર, અમે કેટલાક સ્તરોમાં પેડ ઘટાડી અથવા દૂર કરી શકીએ છીએ. ખાસ કરીને છિદ્રની ઘનતા ખૂબ મોટી છે, તે કોપર સ્તરમાં કટ ઓફ સર્કિટ ગ્રુવની રચના તરફ દોરી શકે છે, છિદ્રનું સ્થાન ખસેડવા ઉપરાંત આવી સમસ્યાને હલ કરવા માટે, અમે છિદ્રને પણ ધ્યાનમાં લઈ શકીએ છીએ પેડનું કદ ઘટાડવા માટે તાંબાના સ્તરમાં.

6. ઉચ્ચ ઘનતાવાળા હાઇ સ્પીડ પીસીબી બોર્ડ માટે, માઇક્રો – હોલ ગણી શકાય.