एक वेध की मूल अवधारणा

थ्रू होल (VIA) का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है मल्टीलायर पीसीबी, और ड्रिलिंग छेद की लागत आमतौर पर पीसीबी बोर्ड बनाने की लागत का 30% से 40% तक होती है। सीधे शब्दों में कहें तो पीसीबी के हर छेद को पास होल कहा जा सकता है। कार्य के संदर्भ में, छेद को दो श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: एक का उपयोग परतों के बीच विद्युत कनेक्शन के लिए किया जाता है; दूसरे का उपयोग डिवाइस फिक्सेशन या पोजिशनिंग के लिए किया जाता है। प्रक्रिया के संदर्भ में, इन थ्रू-होल्स को आम तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जाता है, अर्थात् ब्लाइंड वाया, दब्ड थ्रू एंड थ्रू। ब्लाइंड होल PRINTED सर्किट बोर्ड के ऊपर और नीचे की सतहों पर स्थित होते हैं और सतह सर्किट को नीचे के आंतरिक सर्किट से जोड़ने के लिए एक निश्चित गहराई होती है। छिद्रों की गहराई आमतौर पर एक निश्चित अनुपात (एपर्चर) से अधिक नहीं होती है। दफन छेद मुद्रित सर्किट बोर्ड की आंतरिक परत में कनेक्शन छेद होते हैं जो मुद्रित सर्किट बोर्ड की सतह तक विस्तारित नहीं होते हैं। दो प्रकार के छेद सर्किट बोर्ड की आंतरिक परत में स्थित होते हैं, जो लेमिनेशन से पहले थ्रू-होल मोल्डिंग प्रक्रिया द्वारा पूरा किया जाता है, और थ्रू-होल के निर्माण के दौरान कई आंतरिक परतों को ओवरलैप किया जा सकता है। तीसरे प्रकार, जिसे थ्रू-होल कहा जाता है, पूरे सर्किट बोर्ड के माध्यम से चलता है और इसका उपयोग आंतरिक इंटरकनेक्शन के लिए या घटकों के लिए बढ़ते और छेद के रूप में किया जा सकता है। चूंकि थ्रू होल प्रक्रिया में लागू करना आसान होता है, लागत कम होती है, इसलिए अधिकांश मुद्रित सर्किट बोर्डों का उपयोग अन्य दो प्रकार के थ्रू होल के बजाय किया जाता है। छेद के माध्यम से निम्नलिखित, विशेष स्पष्टीकरण के बिना, छिद्रों के माध्यम से माना जाएगा।

होल बेसिक कॉन्सेप्ट और होल मेथड इंट्रोडक्शन के माध्यम से पीसीबी

एक डिजाइन के दृष्टिकोण से, एक थ्रू-होल मुख्य रूप से दो भागों से बना होता है, एक बीच में ड्रिल होल होता है, और दूसरा ड्रिल होल के चारों ओर पैड क्षेत्र होता है। इन दो भागों का आकार थ्रू-होल का आकार निर्धारित करता है। जाहिर है, हाई-स्पीड, हाई-डेंसिटी पीसीबी के डिजाइन में, डिजाइनर हमेशा छेद को जितना संभव हो उतना छोटा चाहता है, यह नमूना अधिक तारों की जगह छोड़ सकता है, इसके अलावा, छेद जितना छोटा होता है, उसका अपना परजीवी समाई छोटा होता है, अधिक उच्च गति सर्किट के लिए उपयुक्त। लेकिन एक ही समय में छेद के आकार में कमी से लागत में वृद्धि होती है, और छेद के आकार को सीमा के बिना कम नहीं किया जा सकता है, यह ड्रिलिंग (ड्रिल) और चढ़ाना (चढ़ाना) और अन्य तकनीक द्वारा सीमित है: छेद जितना छोटा होगा, ड्रिल करने में जितना अधिक समय लगता है, केंद्र की स्थिति से विचलित होना उतना ही आसान होता है; जब छेद की गहराई छेद के व्यास के 6 गुना से अधिक हो, तो छेद की दीवार की एक समान तांबे की परत की गारंटी देना असंभव है। उदाहरण के लिए, यदि सामान्य 6-लेयर PCB बोर्ड की मोटाई (थ्रू-होल डेप्थ) 50Mil है, तो न्यूनतम होल व्यास जो PCB निर्माता प्रदान कर सकते हैं वह 8Mil है। लेजर ड्रिलिंग तकनीक के विकास के साथ, ड्रिलिंग का आकार भी छोटा और छोटा हो सकता है। आमतौर पर होल का व्यास 6Mils से कम या उसके बराबर होता है, इसे हम माइक्रो होल कहते हैं। माइक्रोहोल का उपयोग अक्सर एचडीआई (उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट संरचना) डिजाइन में किया जाता है। माइक्रोहोल तकनीक छेद को सीधे पैड (वीआईए-इन-पैड) पर हिट करने की अनुमति देती है, जो सर्किट प्रदर्शन में काफी सुधार करती है और तारों की जगह बचाती है।

ट्रांसमिशन लाइन पर थ्रू-होल प्रतिबाधा असंततता का एक विराम बिंदु है, जो सिग्नल के प्रतिबिंब का कारण बनेगा। आम तौर पर, थ्रू-होल का समतुल्य प्रतिबाधा ट्रांसमिशन लाइन की तुलना में लगभग 12% कम होता है। उदाहरण के लिए, 50ohm ट्रांसमिशन लाइन की प्रतिबाधा 6 ओम से कम हो जाएगी जब यह थ्रू-होल से गुजरती है (विशिष्ट भी थ्रू-होल के आकार और प्लेट की मोटाई से संबंधित है, लेकिन पूर्ण कमी नहीं)। हालांकि, छेद के माध्यम से प्रतिबाधा की निरंतरता के कारण प्रतिबिंब वास्तव में बहुत छोटा है, और इसका प्रतिबिंब गुणांक केवल :(44-50)/(44+50) =0.06 है। छेद के कारण होने वाली समस्याएं परजीवी समाई और अधिष्ठापन के प्रभाव पर अधिक केंद्रित होती हैं।

छेद के माध्यम से परजीवी समाई और अधिष्ठापन

छिद्र में ही परजीवी आवारा समाई मौजूद होती है। यदि बिछाने की परत पर छेद के वेल्डिंग प्रतिरोध क्षेत्र का व्यास D2 है, तो वेल्डिंग पैड का व्यास D1 है, पीसीबी बोर्ड की मोटाई T है, और सब्सट्रेट का ढांकता हुआ स्थिरांक है, की परजीवी समाई छेद लगभग C=1.41εTD1/ (D2-D1) है।

सर्किट पर परजीवी समाई का मुख्य प्रभाव संकेत वृद्धि समय को लम्बा करना और सर्किट की गति को कम करना है। उदाहरण के लिए, 50Mil की मोटाई वाले PCB बोर्ड के लिए, यदि थ्रू-होल पैड का व्यास 20Mil (बोरहोल का व्यास 10Mils है) और सोल्डर ब्लॉक का व्यास 40Mil है, तो हम इसकी परजीवी समाई का अनुमान लगा सकते हैं उपरोक्त सूत्र द्वारा थ्रू-होल: सी = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.040-0.020) = 0.31 पीएफ समाई के कारण वृद्धि समय परिवर्तन मोटे तौर पर इस प्रकार है: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps इन मूल्यों से, यह देखा जा सकता है कि यद्यपि एक के माध्यम से परजीवी समाई के कारण बढ़ती देरी और धीमी गति का प्रभाव- छेद बहुत स्पष्ट नहीं है, यदि कई बार परतों के बीच स्विच करने के लिए थ्रू-होल का उपयोग किया जाता है, तो कई थ्रू-होल का उपयोग किया जाएगा। अपने डिजाइन में सावधान रहें। व्यावहारिक डिजाइन में, छेद और तांबे के बिछाने वाले क्षेत्र (एंटी-पैड) के बीच की दूरी को बढ़ाकर या पैड के व्यास को कम करके परजीवी समाई को कम किया जा सकता है। हाई-स्पीड डिजिटल सर्किट के डिजाइन में, थ्रू-होल का परजीवी अधिष्ठापन परजीवी समाई की तुलना में अधिक हानिकारक होता है। इसकी परजीवी श्रृंखला अधिष्ठापन बाईपास समाई के योगदान को कमजोर करेगा और संपूर्ण बिजली व्यवस्था की फ़िल्टरिंग प्रभावशीलता को कम करेगा। हम निम्नलिखित अनुभवजन्य सूत्र का उपयोग करके थ्रू-होल सन्निकटन के परजीवी अधिष्ठापन की गणना कर सकते हैं: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

जहां एल छेद के अधिष्ठापन को संदर्भित करता है, एच छेद की लंबाई है, और डी केंद्रीय छेद का व्यास है। यह समीकरण से देखा जा सकता है कि छेद के व्यास का अधिष्ठापन पर बहुत कम प्रभाव पड़ता है, जबकि छेद की लंबाई का अधिष्ठापन पर सबसे अधिक प्रभाव पड़ता है। अभी भी उपरोक्त उदाहरण का उपयोग करते हुए, छेद से बाहर निकलने की गणना इस प्रकार की जा सकती है:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh यदि सिग्नल बढ़ने का समय 1ns है, तो समतुल्य प्रतिबाधा आकार है: XL=πL/T10-90=3.19 । उच्च आवृत्ति धारा की उपस्थिति में इस प्रतिबाधा को नजरअंदाज नहीं किया जा सकता है। विशेष रूप से, बाईपास संधारित्र को आपूर्ति परत को गठन से जोड़ने के लिए दो छेदों से गुजरना पड़ता है, इस प्रकार छेद के परजीवी अधिष्ठापन को दोगुना कर देता है।

तीन, छेद का उपयोग कैसे करें

थ्रू-होल की परजीवी विशेषताओं के उपरोक्त विश्लेषण के माध्यम से, हम देख सकते हैं कि हाई-स्पीड पीसीबी डिज़ाइन में, प्रतीत होता है कि सरल थ्रू-होल अक्सर सर्किट डिज़ाइन पर बहुत नकारात्मक प्रभाव डालते हैं। छेद के परजीवी प्रभाव के प्रतिकूल प्रभावों को कम करने के लिए, हम डिजाइन में निम्नानुसार करने का प्रयास कर सकते हैं:

1. लागत और सिग्नल की गुणवत्ता को ध्यान में रखते हुए, एक उचित छेद आकार का चयन किया जाता है। यदि आवश्यक हो, तो विभिन्न आकारों के छेदों का उपयोग करने पर विचार करें। उदाहरण के लिए, पावर या ग्राउंड केबल के लिए, प्रतिबाधा को कम करने के लिए बड़े आकार का उपयोग करने पर विचार करें, और सिग्नल वायरिंग के लिए, छोटे छेदों का उपयोग करें। बेशक, जैसे-जैसे छेद का आकार घटता है, संबंधित लागत में वृद्धि होगी।

2. ऊपर चर्चा किए गए दो सूत्र बताते हैं कि पतले पीसीबी बोर्ड के उपयोग से वेध के दो परजीवी मापदंडों को कम करने में मदद मिलती है।

3. पीसीबी बोर्ड पर सिग्नल वायरिंग को जहां तक ​​संभव हो परतों को नहीं बदलना चाहिए, अर्थात जहां तक ​​संभव हो अनावश्यक छेदों का उपयोग न करें।

4. बिजली की आपूर्ति और जमीन के पिन को निकटतम छेद में ड्रिल किया जाना चाहिए, और छेद और पिन के बीच का सीसा जितना संभव हो उतना छोटा होना चाहिए। समतुल्य अधिष्ठापन को कम करने के लिए समानांतर में एकाधिक थ्रू-होल पर विचार किया जा सकता है।

5. सिग्नल के लिए निकटतम लूप प्रदान करने के लिए कुछ ग्राउंड होल सिग्नल लेयरिंग के छेद के पास रखे जाते हैं। आप पीसीबी पर बहुत सारे अतिरिक्त ग्राउंड होल भी लगा सकते हैं। बेशक, आपको अपने डिजाइन में लचीला होना चाहिए। ऊपर चर्चा किया गया थ्रू-होल मॉडल एक ऐसी स्थिति है जहां प्रत्येक परत में पैड होते हैं। कभी-कभी, हम कुछ परतों में पैड को कम कर सकते हैं या हटा भी सकते हैं। विशेष रूप से छेद घनत्व के मामले में बहुत बड़ा है, यह तांबे की परत में एक कट ऑफ सर्किट नाली के गठन का कारण बन सकता है, इस तरह की समस्या को हल करने के अलावा छेद के स्थान को स्थानांतरित करने के अलावा, हम छेद पर भी विचार कर सकते हैं तांबे की परत में पैड के आकार को कम करने के लिए।

6. उच्च घनत्व वाले उच्च गति वाले पीसीबी बोर्डों के लिए, सूक्ष्म छिद्रों पर विचार किया जा सकता है।