ഒന്ന് സുഷിരത്തിന്റെ അടിസ്ഥാന ആശയം

ദ്വാരത്തിലൂടെ (VIA) ഇതിന്റെ ഒരു പ്രധാന ഭാഗമാണ് മൾട്ടി ലെയർ പിസിബികൂടാതെ, കുഴികൾ തുരക്കുന്നതിനുള്ള ചെലവ് സാധാരണയായി പിസിബി ബോർഡ് നിർമ്മാണത്തിന്റെ 30% മുതൽ 40% വരെയാണ്. ലളിതമായി പറഞ്ഞാൽ, ഒരു പിസിബിയിലെ ഓരോ ദ്വാരത്തെയും പാസ് ഹോൾ എന്ന് വിളിക്കാം. പ്രവർത്തനത്തിന്റെ കാര്യത്തിൽ, ദ്വാരത്തെ രണ്ട് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിക്കാം: ഒന്ന് പാളികൾ തമ്മിലുള്ള വൈദ്യുത കണക്ഷനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു; മറ്റൊന്ന് ഡിവൈസ് ഫിക്സേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ പൊസിഷനിംഗിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രക്രിയയുടെ അടിസ്ഥാനത്തിൽ, ഈ ത്രൂ-ഹോളുകളെ സാധാരണയായി മൂന്ന് വിഭാഗങ്ങളായി തിരിച്ചിരിക്കുന്നു, അതായത് അന്ധൻ വഴി, കുഴിച്ചിടുക വഴി. അന്ധമായ ദ്വാരങ്ങൾ പ്രിന്റഡ് സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ മുകളിലും താഴെയുമായി സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു, കൂടാതെ ഉപരിതല സർക്യൂട്ടിനെ താഴെയുള്ള ആന്തരിക സർക്യൂട്ടിലേക്ക് ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് ഒരു നിശ്ചിത ആഴമുണ്ട്. ദ്വാരങ്ങളുടെ ആഴം സാധാരണയായി ഒരു നിശ്ചിത അനുപാതത്തിൽ (അപ്പർച്ചർ) കവിയരുത്. അച്ചടിച്ച സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ഉപരിതലത്തിലേക്ക് വ്യാപിക്കാത്ത അച്ചടിച്ച സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ആന്തരിക പാളിയിലെ കണക്ഷൻ ദ്വാരങ്ങളാണ് കുഴിച്ചിട്ട ദ്വാരങ്ങൾ. രണ്ട് തരം ദ്വാരങ്ങൾ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിന്റെ ആന്തരിക പാളിയിൽ സ്ഥിതിചെയ്യുന്നു, ഇത് ലാമിനേഷന് മുമ്പ് ത്രൂ-ഹോൾ മോൾഡിംഗ് പ്രക്രിയയിലൂടെ പൂർത്തിയാക്കുന്നു, കൂടാതെ ദ്വാരത്തിന്റെ രൂപീകരണ സമയത്ത് നിരവധി ആന്തരിക പാളികൾ ഓവർലാപ്പ് ചെയ്യപ്പെട്ടേക്കാം. ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ വിളിക്കപ്പെടുന്ന മൂന്നാമത്തെ തരം, മുഴുവൻ സർക്യൂട്ട് ബോർഡിലൂടെയും കടന്നുപോകുന്നു, ഇത് ആന്തരിക ഇന്റർകണക്ഷനുകൾക്ക് അല്ലെങ്കിൽ ഘടകങ്ങൾക്ക് മ holesണ്ട് ചെയ്യാനും ദ്വാരങ്ങൾ കണ്ടെത്താനും ഉപയോഗിക്കാം. ത്രൂ ഹോൾ പ്രക്രിയയിൽ നടപ്പിലാക്കാൻ എളുപ്പമുള്ളതിനാൽ, ചെലവ് കുറവാണ്, അതിനാൽ മറ്റ് രണ്ട് തരം ദ്വാരങ്ങളേക്കാൾ മിക്ക അച്ചടിച്ച സർക്യൂട്ട് ബോർഡുകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു. പ്രത്യേക വിശദീകരണമില്ലാതെ ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ ഇനിപ്പറയുന്നവ ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ പരിഗണിക്കണം.

പിസിബി ഹോൾ അടിസ്ഥാന ആശയത്തിലൂടെയും ഹോൾ രീതി ആമുഖത്തിലൂടെയും

ഒരു ഡിസൈൻ വീക്ഷണകോണിൽ, ഒരു ത്രൂ-ഹോൾ പ്രധാനമായും രണ്ട് ഭാഗങ്ങൾ ഉൾക്കൊള്ളുന്നു, ഒന്ന് നടുവിലുള്ള ഡ്രിൽ ഹോൾ, മറ്റൊന്ന് ഡ്രിൽ ഹോളിന് ചുറ്റുമുള്ള പാഡ് ഏരിയ. ഈ രണ്ട് ഭാഗങ്ങളുടെയും വലിപ്പം ദ്വാരത്തിന്റെ വലുപ്പം നിർണ്ണയിക്കുന്നു. വ്യക്തമായും, ഹൈ-സ്പീഡ്, ഹൈ ഡെൻസിറ്റി പിസിബിയുടെ രൂപകൽപ്പനയിൽ, ഡിസൈനർ എപ്പോഴും കഴിയുന്നത്ര ചെറിയ ദ്വാരം ആഗ്രഹിക്കുന്നു, ഈ സാമ്പിളിന് കൂടുതൽ വയറിംഗ് ഇടം നൽകാം, കൂടാതെ, ചെറിയ ദ്വാരം, സ്വന്തം പരാന്നഭോജിയുടെ ശേഷി ചെറുതാണ്, കൂടുതൽ ഹൈ-സ്പീഡ് സർക്യൂട്ടിന് അനുയോജ്യം. എന്നാൽ ഒരേ സമയം ദ്വാരത്തിന്റെ വലുപ്പം കുറയുന്നത് ചെലവ് വർദ്ധനവ് കൊണ്ടുവരുന്നു, കൂടാതെ ദ്വാരത്തിന്റെ വലുപ്പം പരിധിയില്ലാതെ കുറയ്ക്കാനാകില്ല, ഇത് ഡ്രില്ലിംഗ് (ഡ്രിൽ), പ്ലേറ്റ് (പ്ലേറ്റിംഗ്) എന്നിവയും മറ്റ് സാങ്കേതികവിദ്യകളും പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു: ചെറിയ ദ്വാരം, തുളയ്ക്കാൻ കൂടുതൽ സമയമെടുക്കുന്നു, കേന്ദ്ര സ്ഥാനത്ത് നിന്ന് വ്യതിചലിക്കുന്നത് എളുപ്പമാണ്; ദ്വാരത്തിന്റെ ആഴം ദ്വാരത്തിന്റെ വ്യാസത്തേക്കാൾ 6 മടങ്ങ് കൂടുതലാകുമ്പോൾ, ദ്വാര മതിലിന്റെ ഏകീകൃത ചെമ്പ് പ്ലേറ്റിംഗ് ഉറപ്പ് നൽകുന്നത് അസാധ്യമാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു സാധാരണ 6-ലെയർ PCB ബോർഡിന്റെ കനം (ദ്വാരത്തിന്റെ ആഴം വഴി) 50Mil ആണെങ്കിൽ, PCB നിർമ്മാതാക്കൾക്ക് നൽകാൻ കഴിയുന്ന ഏറ്റവും കുറഞ്ഞ ദ്വാര വ്യാസം 8Mil ആണ്. ലേസർ ഡ്രെയിലിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ വികാസത്തോടെ, ഡ്രെയിലിംഗിന്റെ വലുപ്പവും ചെറുതും ചെറുതും ആകാം. സാധാരണയായി, ദ്വാരത്തിന്റെ വ്യാസം 6Mils-ൽ കുറവോ തുല്യമോ ആണ്, ഞങ്ങൾ അതിനെ മൈക്രോ ദ്വാരം എന്ന് വിളിക്കുന്നു. മൈക്രോഹോളുകൾ പലപ്പോഴും HDI (ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള ഇന്റർകണക്ട് ഘടന) രൂപകൽപ്പനയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്നു. മൈക്രോഹോൾ സാങ്കേതികവിദ്യ പാഡിൽ (VIA-in-pad) നേരിട്ട് ദ്വാരമിടാൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് സർക്യൂട്ട് പ്രകടനം വളരെയധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും വയറിംഗ് സ്ഥലം ലാഭിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിലെ ത്രൂ-ഹോൾ, ഇം‌പെഡൻസ് നിർത്തലാക്കുന്നതിന്റെ ഒരു ബ്രേക്ക് പോയിന്റാണ്, ഇത് സിഗ്നലിന്റെ പ്രതിഫലനത്തിന് കാരണമാകും. സാധാരണയായി, ത്രൂ-ഹോളിന്റെ തത്തുല്യമായ ഇം‌പെഡൻസ് ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിനേക്കാൾ 12% കുറവാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, 50ohm ട്രാൻസ്മിഷൻ ലൈനിന്റെ പ്രതിരോധം 6-ഓം കുറയും, അത് ദ്വാരത്തിലൂടെ കടന്നുപോകുമ്പോൾ കുറയും (നിർദ്ദിഷ്ടവും ദ്വാരത്തിന്റെ വലുപ്പവും പ്ലേറ്റ് കട്ടിയുമായി ബന്ധപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, പക്ഷേ കേവലമായ കുറയല്ല). എന്നിരുന്നാലും, ദ്വാരത്തിലൂടെയുള്ള ഇം‌പെഡൻസ് നിർത്തലാക്കുന്നതിലൂടെ ഉണ്ടാകുന്ന പ്രതിഫലനം യഥാർത്ഥത്തിൽ വളരെ ചെറുതാണ്, അതിന്റെ പ്രതിഫലന ഗുണകം :(44-50)/(44+50) =0.06 മാത്രമാണ്. ദ്വാരം മൂലമുണ്ടാകുന്ന പ്രശ്നങ്ങൾ പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെയും ഇൻഡക്റ്റൻസിന്റെയും സ്വാധീനത്തിൽ കൂടുതൽ ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നു.

ദ്വാരത്തിലൂടെയുള്ള പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസും ഇൻഡക്റ്റൻസും

പരാന്നഭോജിയായ സ്‌ട്രേ കപ്പാസിറ്റൻസ് ദ്വാരത്തിൽ തന്നെയുണ്ട്. മുട്ടയിടുന്ന പാളിയിലെ ദ്വാരത്തിന്റെ വെൽഡിംഗ് പ്രതിരോധ മേഖലയുടെ വ്യാസം D2 ആണെങ്കിൽ, വെൽഡിംഗ് പാഡിന്റെ വ്യാസം D1 ആണെങ്കിൽ, PCB ബോർഡിന്റെ കനം T ആണ്, കൂടാതെ കെ.ഇ. ദ്വാരം ഏകദേശം C = 1.41εTD1/ (D2-D1) ആണ്.

സർക്യൂട്ടിലെ പരാന്നഭോജിയുടെ കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ പ്രധാന പ്രഭാവം സിഗ്നൽ ഉയർച്ച സമയം നീട്ടുകയും സർക്യൂട്ട് വേഗത കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുക എന്നതാണ്. ഉദാഹരണത്തിന്, 50Mil കട്ടിയുള്ള ഒരു PCB ബോർഡിന്, ത്രൂ-ഹോൾ പാഡിന്റെ വ്യാസം 20Mil ആണെങ്കിൽ (ബോർഹോളിന്റെ വ്യാസം 10Mils ആണ്) സോൾഡർ ബ്ലോക്കിന്റെ വ്യാസം 40Mil ആണെങ്കിൽ, നമുക്ക് പരാന്നഭോജികളുടെ കപ്പാസിറ്റൻസ് ഏകദേശം കണക്കാക്കാം. മുകളിലുള്ള ഫോർമുല പ്രകാരം ത്രൂ-ഹോൾ: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന ഉദയ സമയ മാറ്റം ഏകദേശം ഇപ്രകാരമാണ്: T10-90 = 2.2c (Z0/2) = 2.2 × 0.31x (50/2) = 17.05ps ഈ മൂല്യങ്ങളിൽ നിന്ന്, വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന കാലതാമസത്തിന്റെയും മന്ദഗതിയുടെയും പ്രഭാവം ഒരൊറ്റ പാരാസൈറ്റിക് കപ്പാസിറ്റൻസ് മൂലമുണ്ടായെങ്കിലും- ദ്വാരം വളരെ വ്യക്തമല്ല, പാളികൾക്കിടയിൽ പലതവണ മാറുന്നതിന് ത്രൂ-ഹോൾ ഉപയോഗിക്കുകയാണെങ്കിൽ, ഒന്നിലധികം ത്രൂ-ഹോളുകൾ ഉപയോഗിക്കും. നിങ്ങളുടെ രൂപകൽപ്പനയിൽ ശ്രദ്ധിക്കുക. പ്രായോഗിക രൂപകൽപ്പനയിൽ, ദ്വാരവും ചെമ്പ് മുട്ടയിടുന്ന മേഖലയും (ആന്റി-പാഡ്) തമ്മിലുള്ള ദൂരം വർദ്ധിപ്പിച്ചോ അല്ലെങ്കിൽ പാഡിന്റെ വ്യാസം കുറയ്ക്കുന്നതിലൂടെയോ പരാന്നഭോജി കപ്പാസിറ്റൻസ് കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും. ഹൈ-സ്പീഡ് ഡിജിറ്റൽ സർക്യൂട്ടിന്റെ രൂപകൽപ്പനയിൽ, പാരസോട്ടിക് കപ്പാസിറ്റൻസിനേക്കാൾ ഹാനികരമാണ് ത്രൂ-ഹോളിന്റെ പരാന്നഭോജനം. അതിന്റെ പരാദ പരമ്പര ഇൻഡക്‌ടൻസ് ബൈപാസ് കപ്പാസിറ്റൻസിന്റെ സംഭാവനയെ ദുർബലപ്പെടുത്തുകയും മുഴുവൻ വൈദ്യുതി സംവിധാനത്തിന്റെയും ഫിൽട്ടറിംഗ് ഫലപ്രാപ്തി കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യും. ഇനിപ്പറയുന്ന അനുഭവപരമായ സൂത്രവാക്യം ഉപയോഗിച്ച് നമുക്ക് ഒരു ത്രൂ-ഹോൾ ഏകദേശത്തിന്റെ പരാന്നഭോജി ഇൻഡക്‌ടൻസ് കണക്കാക്കാം: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

എവിടെ L എന്നത് ദ്വാരത്തിന്റെ ഇൻഡക്‌റ്റൻസാണ്, H എന്നത് ദ്വാരത്തിന്റെ നീളവും D എന്നത് കേന്ദ്ര ദ്വാരത്തിന്റെ വ്യാസവുമാണ്. ദ്വാരത്തിന്റെ വ്യാസം ഇൻഡക്റ്റൻസിൽ ചെറിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുമെന്ന് സമവാക്യത്തിൽ നിന്ന് കാണാൻ കഴിയും, അതേസമയം ദ്വാരത്തിന്റെ നീളം ഇൻഡക്റ്റൻസിൽ ഏറ്റവും വലിയ സ്വാധീനം ചെലുത്തുന്നു. മേൽപ്പറഞ്ഞ ഉദാഹരണം ഇപ്പോഴും ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, ദ്വാരത്തിൽ നിന്നുള്ള ഇൻഡക്‌ടൻസ് ഇനിപ്പറയുന്നതായി കണക്കാക്കാം:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh സിഗ്നൽ ഉയരുന്ന സമയം 1ns ആണെങ്കിൽ, തത്തുല്യമായ ഇം‌പെഡൻസ് വലുപ്പം ഇതാണ്: XL=πL/T10-90=3.19 ω. ഉയർന്ന ആവൃത്തിയിലുള്ള വൈദ്യുതധാരയുടെ സാന്നിധ്യത്തിൽ ഈ പ്രതിരോധം അവഗണിക്കാനാവില്ല. പ്രത്യേകിച്ചും, ബൈപാസ് കപ്പാസിറ്റർ വിതരണ പാളിയെ രൂപീകരണവുമായി ബന്ധിപ്പിക്കുന്നതിന് രണ്ട് ദ്വാരങ്ങളിലൂടെ കടന്നുപോകണം, അങ്ങനെ ദ്വാരത്തിന്റെ പരാന്നഭോജനം ഇരട്ടിയാക്കുന്നു.

മൂന്ന്, ദ്വാരം എങ്ങനെ ഉപയോഗിക്കാം

ത്രൂ-ഹോളുകളുടെ പരാന്നഭോജി സ്വഭാവസവിശേഷതകളുടെ മുകളിൽ പറഞ്ഞ വിശകലനത്തിലൂടെ, ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള പിസിബി രൂപകൽപ്പനയിൽ, ലളിതമായ ത്രൂ-ഹോളുകൾ പലപ്പോഴും സർക്യൂട്ട് ഡിസൈനിൽ വലിയ പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ കൊണ്ടുവരുന്നതായി നമുക്ക് കാണാൻ കഴിയും. ദ്വാരത്തിന്റെ പരാന്നഭോജി ഫലത്തിന്റെ പ്രതികൂല ഫലങ്ങൾ കുറയ്ക്കുന്നതിന്, രൂപകൽപ്പനയിൽ ഇനിപ്പറയുന്ന രീതിയിൽ ചെയ്യാൻ നമുക്ക് ശ്രമിക്കാം:

1. വിലയും സിഗ്നൽ ഗുണനിലവാരവും കണക്കിലെടുത്ത്, ന്യായമായ ദ്വാര വലുപ്പം തിരഞ്ഞെടുത്തു. ആവശ്യമെങ്കിൽ, വ്യത്യസ്ത വലിപ്പത്തിലുള്ള ദ്വാരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പരിഗണിക്കുക. ഉദാഹരണത്തിന്, പവർ അല്ലെങ്കിൽ ഗ്രൗണ്ട് കേബിളുകൾക്കായി, ഇം‌പെഡൻസ് കുറയ്ക്കുന്നതിന് വലിയ വലുപ്പങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുന്നത് പരിഗണിക്കുക, കൂടാതെ സിഗ്നൽ വയറിംഗിനായി ചെറിയ ദ്വാരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കുക. തീർച്ചയായും, ദ്വാരത്തിന്റെ വലുപ്പം കുറയുമ്പോൾ, അനുബന്ധ ചെലവ് വർദ്ധിക്കും.

2. മുകളിൽ ചർച്ച ചെയ്ത രണ്ട് സൂത്രവാക്യങ്ങൾ, കനം കുറഞ്ഞ പിസിബി ബോർഡുകളുടെ ഉപയോഗം സുഷിരങ്ങളുടെ രണ്ട് പരാമീറ്ററുകൾ കുറയ്ക്കാൻ സഹായിക്കുമെന്ന് കാണിക്കുന്നു.

3. പിസിബി ബോർഡിലെ സിഗ്നൽ വയറിംഗ് കഴിയുന്നത്ര ലെയറുകൾ മാറ്റരുത്, അതായത്, കഴിയുന്നത്ര അനാവശ്യ ദ്വാരങ്ങൾ ഉപയോഗിക്കരുത്.

4. വൈദ്യുതി വിതരണത്തിന്റെയും നിലത്തിന്റെയും പിന്നുകൾ അടുത്തുള്ള ദ്വാരത്തിൽ തുളച്ചുകയറുകയും ദ്വാരത്തിനും പിന്നുകൾക്കുമിടയിലുള്ള ലീഡ് കഴിയുന്നത്ര ചെറുതായിരിക്കണം. തുല്യമായ ഇൻഡക്‌ടൻസ് കുറയ്ക്കുന്നതിന് സമാന്തരമായി ഒന്നിലധികം ത്രൂ-ഹോളുകൾ പരിഗണിക്കാം.

5. സിഗ്നലിന് ഏറ്റവും അടുത്തുള്ള ലൂപ്പ് നൽകുന്നതിനായി ചില ഗ്രൗണ്ട് ദ്വാരങ്ങൾ സിഗ്നൽ ലേയറിംഗിന്റെ ദ്വാരങ്ങൾക്ക് സമീപം സ്ഥാപിച്ചിരിക്കുന്നു. നിങ്ങൾക്ക് പിസിബിയിൽ ധാരാളം അധിക ഗ്രൗണ്ട് ഹോളുകൾ ഇടാം. തീർച്ചയായും, നിങ്ങളുടെ രൂപകൽപ്പനയിൽ നിങ്ങൾ വഴങ്ങുന്നതായിരിക്കണം. മുകളിൽ ചർച്ച ചെയ്ത ത്രൂ-ഹോൾ മോഡൽ ഓരോ ലെയറിലും പാഡുകൾ ഉള്ള ഒരു സാഹചര്യമാണ്. ചിലപ്പോൾ, നമുക്ക് ചില പാളികളിൽ പാഡുകൾ കുറയ്ക്കുകയോ നീക്കം ചെയ്യുകയോ ചെയ്യാം. പ്രത്യേകിച്ച് ദ്വാരത്തിന്റെ സാന്ദ്രത വളരെ വലുതാണെങ്കിൽ, ഇത് ചെമ്പ് പാളിയിൽ ഒരു കട്ട് ഓഫ് സർക്യൂട്ട് ഗ്രോവ് രൂപപ്പെടുന്നതിലേക്ക് നയിച്ചേക്കാം, ദ്വാരത്തിന്റെ സ്ഥാനം നീക്കുന്നതിനൊപ്പം അത്തരമൊരു പ്രശ്നം പരിഹരിക്കുന്നതിന്, നമുക്ക് ദ്വാരവും പരിഗണിക്കാം പാഡിന്റെ വലിപ്പം കുറയ്ക്കാൻ ചെമ്പ് പാളിയിൽ.

6. ഉയർന്ന സാന്ദ്രതയുള്ള ഉയർന്ന വേഗതയുള്ള പിസിബി ബോർഡുകൾക്ക്, മൈക്രോ ഹോളുകൾ പരിഗണിക്കാം.