ഒന്ന്. വിയാസിന്റെ അടിസ്ഥാന ആശയം

യുടെ പ്രധാന ഘടകങ്ങളിലൊന്നാണ് വഴി മൾട്ടി ലെയർ പിസിബി, കൂടാതെ ഡ്രില്ലിംഗിന്റെ ചെലവ് സാധാരണയായി പിസിബി നിർമ്മാണ ചെലവിന്റെ 30% മുതൽ 40% വരെ വരും. ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, പിസിബിയിലെ എല്ലാ ദ്വാരങ്ങളെയും ഒരു വഴി എന്ന് വിളിക്കാം.

പ്രവർത്തനത്തിന്റെ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, വിയാസിനെ രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: ഒന്ന് പാളികൾക്കിടയിലുള്ള ഇലക്ട്രിക്കൽ കണക്ഷനുകൾക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു; മറ്റൊന്ന് ഫിക്സിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ പൊസിഷനിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾക്കായി ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പ്രക്രിയയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഈ വിയാസുകളെ സാധാരണയായി മൂന്ന് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, അതായത് ബ്ലൈൻഡ് വിയാസ്, ബ്യൂഡ് വിയാസ്, ത്രൂ വിയാസ്. അച്ചടിച്ച സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ മുകളിലും താഴെയുമുള്ള പ്രതലങ്ങളിൽ അന്ധമായ ദ്വാരങ്ങൾ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു, അവയ്ക്ക് ഒരു നിശ്ചിത ആഴമുണ്ട്. ഉപരിതല രേഖയും അന്തർലീനമായ ആന്തരിക രേഖയും ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് അവ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ദ്വാരത്തിന്റെ ആഴം സാധാരണയായി ഒരു നിശ്ചിത അനുപാതത്തിൽ (അപ്പെർച്ചർ) കവിയരുത്. അടക്കം ചെയ്ത ദ്വാരം എന്നത് പ്രിന്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ആന്തരിക പാളിയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്ന കണക്ഷൻ ദ്വാരത്തെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, അത് സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് നീളുന്നില്ല. മുകളിൽ സൂചിപ്പിച്ച രണ്ട് തരം ദ്വാരങ്ങൾ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ആന്തരിക പാളിയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ലാമിനേഷനു മുമ്പായി ഒരു ദ്വാരം രൂപപ്പെടുന്ന പ്രക്രിയയിലൂടെ പൂർത്തീകരിക്കപ്പെടുന്നു, കൂടാതെ വഴി രൂപീകരണ സമയത്ത് നിരവധി ആന്തരിക പാളികൾ ഓവർലാപ്പ് ചെയ്തേക്കാം. മൂന്നാമത്തെ തരത്തെ ഒരു ത്രൂ ഹോൾ എന്ന് വിളിക്കുന്നു, ഇത് മുഴുവൻ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിലേക്കും തുളച്ചുകയറുന്നു, ഇത് ആന്തരിക പരസ്പര ബന്ധത്തിനോ ഒരു ഘടകം മൗണ്ടിംഗ് പൊസിഷനിംഗ് ഹോൾ ആയോ ഉപയോഗിക്കാം. പ്രക്രിയയിൽ ത്രൂ ഹോൾ നടപ്പിലാക്കാൻ എളുപ്പവും ചെലവ് കുറവും ആയതിനാൽ, മിക്ക പ്രിന്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡുകളും മറ്റ് രണ്ട് തരം ദ്വാരങ്ങൾക്ക് പകരം ഇത് ഉപയോഗിക്കുന്നു. ദ്വാരങ്ങൾ വഴി ഇനിപ്പറയുന്നവ, മറ്റുവിധത്തിൽ വ്യക്തമാക്കിയിട്ടില്ലെങ്കിൽ, ദ്വാരങ്ങൾ വഴിയായി കണക്കാക്കുന്നു.

ഒരു ഡിസൈൻ വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, a via പ്രധാനമായും രണ്ട് ഭാഗങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, ഒന്ന് നടുവിലുള്ള ഡ്രിൽ ഹോൾ ആണ്, മറ്റൊന്ന് ഡ്രിൽ ദ്വാരത്തിന് ചുറ്റുമുള്ള പാഡ് ഏരിയയാണ്. ഈ രണ്ട് ഭാഗങ്ങളുടെയും വലുപ്പം വഴിയുടെ വലുപ്പം നിർണ്ണയിക്കുന്നു. വ്യക്തമായും, ഹൈ-സ്പീഡ്, ഹൈ-ഡെൻസിറ്റി പിസിബി ഡിസൈനിൽ, ബോർഡിൽ കൂടുതൽ വയറിംഗ് ഇടം ശേഷിക്കുന്നതിന്, ദ്വാരം ചെറുതാണെങ്കിൽ മികച്ചതാണെന്ന് ഡിസൈനർമാർ എപ്പോഴും പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. കൂടാതെ, ചെറിയ ദ്വാരം, പരാദ കപ്പാസിറ്റൻസ് അതിന്റേതായതാണ്. ഇത് ചെറുതാണ്, അത് ഹൈ-സ്പീഡ് സർക്യൂട്ടുകൾക്ക് കൂടുതൽ അനുയോജ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, ദ്വാരത്തിന്റെ വലുപ്പം കുറയുന്നത് ചെലവിൽ വർദ്ധനവുണ്ടാക്കുന്നു, കൂടാതെ വഴിയുടെ വലുപ്പം അനിശ്ചിതമായി കുറയ്ക്കാൻ കഴിയില്ല. ഡ്രെയിലിംഗ്, പ്ലേറ്റിംഗ് തുടങ്ങിയ പ്രോസസ് ടെക്നോളജികളാൽ ഇത് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു: ചെറിയ ദ്വാരം, ഡ്രിൽ ദ്വാരം കൂടുതൽ സമയം എടുക്കുന്നു, കേന്ദ്ര സ്ഥാനത്ത് നിന്ന് വ്യതിചലിക്കുന്നത് എളുപ്പമാണ്; ദ്വാരത്തിന്റെ ആഴം തുളച്ച ദ്വാരത്തിന്റെ വ്യാസത്തിന്റെ 6 മടങ്ങ് കവിയുമ്പോൾ, ദ്വാരത്തിന്റെ മതിൽ ഒരേപോലെ ചെമ്പ് കൊണ്ട് പൂശാൻ കഴിയുമെന്ന് ഉറപ്പുനൽകാൻ കഴിയില്ല. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു സാധാരണ 6-ലെയർ PCB ബോർഡിന്റെ കനം (ദ്വാരത്തിന്റെ ആഴം വഴി) ഏകദേശം 50Mil ആണ്, അതിനാൽ PCB നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് നൽകാൻ കഴിയുന്ന ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ഡ്രെയിലിംഗ് വ്യാസം 8Mil മാത്രമേ എത്തൂ.

രണ്ടാമതായി, വിയായുടെ പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസ്

വഴിക്ക് തന്നെ നിലത്തിലേക്കുള്ള ഒരു പരാദ കപ്പാസിറ്റൻസ് ഉണ്ട്. വിയായുടെ ഗ്രൗണ്ട് ലെയറിലെ ഐസൊലേഷൻ ദ്വാരത്തിന്റെ വ്യാസം D2 ആണെന്നും, വയാ പാഡിന്റെ വ്യാസം D1 ആണെന്നും, PCB ബോർഡിന്റെ കനം T ആണെന്നും, ബോർഡ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ വൈദ്യുത സ്ഥിരാങ്കം ε ആണെന്നും അറിയാമെങ്കിൽ, വിയായുടെ പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ വലുപ്പം ഏകദേശം: C=1.41εTD1/(D2-D1) വിയയുടെ പരാദ കപ്പാസിറ്റൻസ് സർക്യൂട്ട് സിഗ്നലിന്റെ ഉദയ സമയം ദീർഘിപ്പിക്കുന്നതിനും സർക്യൂട്ടിന്റെ വേഗത കുറയ്ക്കുന്നതിനും കാരണമാകും. ഉദാഹരണത്തിന്, 50Mil കട്ടിയുള്ള ഒരു പിസിബിക്ക്, 10Mil അകത്തെ വ്യാസവും 20Mil പാഡ് വ്യാസവുമുള്ള ഒരു വഴി ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ പാഡും ഗ്രൗണ്ട് കോപ്പർ ഏരിയയും തമ്മിലുള്ള ദൂരം 32Mil ആണെങ്കിൽ, നമുക്ക് വഴി ഏകദേശം കണക്കാക്കാം. മുകളിലുള്ള ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് പരാന്നഭോജികളുടെ കപ്പാസിറ്റൻസ് ഏകദേശം: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, ഈ കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ ഭാഗം മൂലമുണ്ടാകുന്ന വർദ്ധനവ് സമയ മാറ്റം ഇതാണ്: T10-90=2.2C(Z0 /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. ഈ മൂല്യങ്ങളിൽ നിന്ന് മനസ്സിലാക്കാൻ കഴിയുന്നത്, സിംഗിൾ വിയയുടെ പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉയർച്ച കാലതാമസത്തിന്റെ ഫലം വ്യക്തമല്ലെങ്കിലും, പാളികൾക്കിടയിൽ മാറുന്നതിന് വിയാ ട്രെയ്‌സിൽ ഒന്നിലധികം തവണ ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിൽ, ഡിസൈനർ ഇപ്പോഴും പരിഗണിക്കണം. ശ്രദ്ധാപൂർവ്വം.

മൂന്നാമതായി, വിയായുടെ പരാന്നഭോജി ഇൻഡക്‌ടൻസ്

അതുപോലെ, വിയാസിന്റെ പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസിനൊപ്പം പരാദ ഇൻഡക്‌ടൻസുകളും ഉണ്ട്. ഹൈ-സ്പീഡ് ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടുകളുടെ രൂപകൽപ്പനയിൽ, വിയാസിന്റെ പരാന്നഭോജി ഇൻഡക്‌ടൻസ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ദോഷം പലപ്പോഴും പരാദ കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ ആഘാതത്തേക്കാൾ കൂടുതലാണ്. ഇതിന്റെ പരാന്നഭോജി സീരീസ് ഇൻഡക്‌ടൻസ് ബൈപാസ് കപ്പാസിറ്ററിന്റെ സംഭാവനയെ ദുർബലപ്പെടുത്തുകയും മുഴുവൻ പവർ സിസ്റ്റത്തിന്റെയും ഫിൽട്ടറിംഗ് ഫലത്തെ ദുർബലപ്പെടുത്തുകയും ചെയ്യും. ഇനിപ്പറയുന്ന ഫോർമുല ഉപയോഗിച്ച് a via യുടെ ഏകദേശ പരാന്നഭോജി ഇൻഡക്‌ടൻസ് നമുക്ക് കണക്കാക്കാം: L=5.08h[ln(4h/d)+1] ഇവിടെ L എന്നത് വിയായുടെ ഇൻഡക്‌ടൻസിനെ സൂചിപ്പിക്കുന്നു, h എന്നത് വിയായുടെ നീളവും d ആണ്. കേന്ദ്രമാണ് ദ്വാരത്തിന്റെ വ്യാസം. വിയയുടെ വ്യാസം ഇൻഡക്‌റ്റൻസിൽ ചെറിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നുവെന്നും വിയയുടെ നീളം ഇൻഡക്‌ടൻസിൽ ഏറ്റവും വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നുവെന്നും ഫോർമുലയിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും. ഇപ്പോഴും മുകളിലെ ഉദാഹരണം ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, വഴിയുടെ ഇൻഡക്‌റ്റൻസ് ഇങ്ങനെ കണക്കാക്കാം: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. സിഗ്നലിന്റെ ഉദയ സമയം 1ns ആണെങ്കിൽ, അതിന്റെ തത്തുല്യമായ പ്രതിരോധം ഇതാണ്: XL=πL/T10-90=3.19Ω. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈദ്യുതധാരകൾ കടന്നുപോകുമ്പോൾ അത്തരം പ്രതിരോധം അവഗണിക്കാനാവില്ല. പവർ പ്ലെയിനിനെയും ഗ്രൗണ്ട് പ്ലെയിനിനെയും ബന്ധിപ്പിക്കുമ്പോൾ ബൈപാസ് കപ്പാസിറ്റർ രണ്ട് വഴികളിലൂടെ കടന്നുപോകേണ്ടതുണ്ട് എന്ന വസ്തുതയ്ക്ക് പ്രത്യേക ശ്രദ്ധ നൽകണം, അങ്ങനെ വിയാസിന്റെ പരാദ ഇൻഡക്റ്റൻസ് ഗണ്യമായി വർദ്ധിക്കും.

നാലാമത്, ഹൈ-സ്പീഡ് പിസിബിയിലെ ഡിസൈൻ വഴി

വിയാസിന്റെ പരാന്നഭോജികളുടെ സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ മുകളിൽ പറഞ്ഞ വിശകലനത്തിലൂടെ, ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള പിസിബി രൂപകൽപ്പനയിൽ, ലളിതമായി തോന്നുന്ന വിയാകൾ പലപ്പോഴും സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിൽ വലിയ പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ കൊണ്ടുവരുന്നതായി നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയും. വിയാസിന്റെ പരാന്നഭോജികൾ മൂലമുണ്ടാകുന്ന പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നതിന്, രൂപകൽപ്പനയിൽ ഇനിപ്പറയുന്നവ ചെയ്യാവുന്നതാണ്:

1. വിലയുടെയും സിഗ്നൽ ഗുണനിലവാരത്തിന്റെയും വീക്ഷണകോണിൽ നിന്ന്, ഒരു ന്യായമായ വലുപ്പം തിരഞ്ഞെടുക്കുക. ഉദാഹരണത്തിന്, 6-10 ലെയർ മെമ്മറി മൊഡ്യൂളിന് PCB രൂപകൽപ്പനയ്ക്ക്, 10/20Mil (ഡ്രിൽഡ്/പാഡ്) വയാസ് ഉപയോഗിക്കുന്നതാണ് നല്ലത്. ചില ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള ചെറിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള ബോർഡുകൾക്ക്, നിങ്ങൾക്ക് 8/18Mil ഉപയോഗിക്കാനും ശ്രമിക്കാവുന്നതാണ്. ദ്വാരം. നിലവിലെ സാങ്കേതിക സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ചെറിയ വിയാകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാണ്. പവർ അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രൗണ്ട് വിയാസിനായി, ഇം‌പെഡൻസ് കുറയ്ക്കുന്നതിന് ഒരു വലിയ വലുപ്പം ഉപയോഗിക്കുന്നത് നിങ്ങൾക്ക് പരിഗണിക്കാം.

2. മുകളിൽ ചർച്ച ചെയ്ത രണ്ട് സൂത്രവാക്യങ്ങൾ കനംകുറഞ്ഞ പിസിബിയുടെ ഉപയോഗം വിയായുടെ രണ്ട് പരാദ പാരാമീറ്ററുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിന് സഹായകമാണെന്ന് നിഗമനം ചെയ്യാം.

3. പിസിബി ബോർഡിലെ സിഗ്നൽ ട്രെയ്‌സുകളുടെ പാളികൾ മാറ്റാതിരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുക, അതായത്, അനാവശ്യ വിയാകൾ ഉപയോഗിക്കാതിരിക്കാൻ ശ്രമിക്കുക.

4. പവർ, ഗ്രൗണ്ട് പിന്നുകൾ എന്നിവ സമീപത്ത് തുളച്ചുകയറണം, കൂടാതെ വഴിയും പിന്നും തമ്മിലുള്ള ലീഡ് കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം, കാരണം അവ ഇൻഡക്റ്റൻസ് വർദ്ധിപ്പിക്കും. അതേ സമയം, ഇം‌പെഡൻസ് കുറയ്ക്കുന്നതിന് ശക്തിയും ഗ്രൗണ്ട് ലീഡുകളും കഴിയുന്നത്ര കട്ടിയുള്ളതായിരിക്കണം.

5. സിഗ്നലിന് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള ലൂപ്പ് നൽകുന്നതിന് സിഗ്നൽ ലെയറിന്റെ വിയാസിന് സമീപം കുറച്ച് ഗ്രൗണ്ടഡ് വിയാകൾ സ്ഥാപിക്കുക. പിസിബി ബോർഡിൽ ധാരാളം അനാവശ്യ ഗ്രൗണ്ട് വിയാകൾ സ്ഥാപിക്കുന്നത് പോലും സാധ്യമാണ്. തീർച്ചയായും, ഡിസൈൻ വഴക്കമുള്ളതായിരിക്കണം. ഓരോ ലെയറിലും പാഡുകൾ ഉള്ള സന്ദർഭമാണ് മുമ്പ് ചർച്ച ചെയ്ത വഴി മോഡൽ. ചിലപ്പോൾ, നമുക്ക് ചില ലെയറുകളുടെ പാഡുകൾ കുറയ്ക്കുകയോ നീക്കം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യാം. പ്രത്യേകിച്ച് വിയാസിന്റെ സാന്ദ്രത വളരെ ഉയർന്നതാണെങ്കിൽ, അത് ചെമ്പ് പാളിയിലെ ലൂപ്പിനെ വേർതിരിക്കുന്ന ഒരു ബ്രേക്ക് ഗ്രോവ് രൂപപ്പെടാൻ ഇടയാക്കും. ഈ പ്രശ്നം പരിഹരിക്കാൻ, വഴിയുടെ സ്ഥാനം ചലിപ്പിക്കുന്നതിനൊപ്പം, ചെമ്പ് പാളിയിൽ വയാ സ്ഥാപിക്കുന്നതും പരിഗണിക്കാം. പാഡിന്റെ വലിപ്പം കുറഞ്ഞു.