ఒకటి. వయాస్ యొక్క ప్రాథమిక భావన

యొక్క ముఖ్యమైన భాగాలలో వయా ఒకటి బహుళస్థాయి PCB, మరియు డ్రిల్లింగ్ ఖర్చు సాధారణంగా PCB తయారీ వ్యయంలో 30% నుండి 40% వరకు ఉంటుంది. సరళంగా చెప్పాలంటే, PCBలోని ప్రతి రంధ్రాన్ని వయా అని పిలుస్తారు.

ఫంక్షన్ యొక్క దృక్కోణం నుండి, వయాస్‌ను రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ఒకటి పొరల మధ్య విద్యుత్ కనెక్షన్ల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది; మరొకటి ఫిక్సింగ్ లేదా పొజిషనింగ్ పరికరాల కోసం ఉపయోగించబడుతుంది.

ప్రక్రియ పరంగా, ఈ వయాస్ సాధారణంగా మూడు వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి, అవి బ్లైండ్ వయాస్, బరీడ్ వియాస్ మరియు త్రూ వియాస్. బ్లైండ్ రంధ్రాలు ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ ఉపరితలాలపై ఉన్నాయి మరియు నిర్దిష్ట లోతును కలిగి ఉంటాయి. అవి ఉపరితల రేఖను మరియు అంతర్లీన అంతర్గత రేఖను కనెక్ట్ చేయడానికి ఉపయోగించబడతాయి. రంధ్రం యొక్క లోతు సాధారణంగా నిర్దిష్ట నిష్పత్తిని (ఎపర్చరు) మించదు. ఖననం చేయబడిన రంధ్రం ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క అంతర్గత పొరలో ఉన్న కనెక్షన్ రంధ్రంను సూచిస్తుంది, ఇది సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క ఉపరితలం వరకు విస్తరించదు. పైన పేర్కొన్న రెండు రకాల రంధ్రాలు సర్క్యూట్ బోర్డ్ లోపలి పొరలో ఉన్నాయి మరియు లామినేషన్‌కు ముందు త్రూ-హోల్ ఏర్పాటు ప్రక్రియ ద్వారా పూర్తి చేయబడతాయి మరియు వయా ఏర్పడే సమయంలో అనేక లోపలి పొరలు అతివ్యాప్తి చెందుతాయి. మూడవ రకాన్ని త్రూ హోల్ అని పిలుస్తారు, ఇది మొత్తం సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లోకి చొచ్చుకుపోతుంది మరియు అంతర్గత ఇంటర్‌కనెక్షన్ కోసం లేదా కాంపోనెంట్ మౌంటు పొజిషనింగ్ హోల్‌గా ఉపయోగించవచ్చు. త్రూ హోల్ ప్రక్రియలో అమలు చేయడం సులభం మరియు ఖర్చు తక్కువగా ఉంటుంది కాబట్టి, చాలా ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్‌లు ఇతర రెండు రకాల వయా హోల్స్‌కు బదులుగా దీనిని ఉపయోగిస్తాయి. కిందివి రంధ్రాల ద్వారా, పేర్కొనకపోతే, రంధ్రాల ద్వారా పరిగణించబడతాయి.

డిజైన్ దృక్కోణం నుండి, ఒక వయా ప్రధానంగా రెండు భాగాలతో కూడి ఉంటుంది, ఒకటి మధ్యలో డ్రిల్ రంధ్రం మరియు మరొకటి డ్రిల్ రంధ్రం చుట్టూ ఉన్న ప్యాడ్ ప్రాంతం. ఈ రెండు భాగాల పరిమాణం వయా పరిమాణాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. సహజంగానే, హై-స్పీడ్, హై-డెన్సిటీ PCB డిజైన్‌లో, డిజైనర్లు ఎల్లప్పుడూ చిన్న వయా హోల్, మంచిదని ఆశిస్తున్నారు, తద్వారా బోర్డులో ఎక్కువ వైరింగ్ స్థలం మిగిలి ఉంటుంది. అదనంగా, చిన్న రంధ్రం, దాని స్వంత పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్. ఇది చిన్నది, ఇది హై-స్పీడ్ సర్క్యూట్లకు మరింత అనుకూలంగా ఉంటుంది. అయినప్పటికీ, రంధ్ర పరిమాణం తగ్గడం వలన ఖర్చు కూడా పెరుగుతుంది మరియు వియా యొక్క పరిమాణాన్ని నిరవధికంగా తగ్గించలేము. ఇది డ్రిల్లింగ్ మరియు ప్లేటింగ్ వంటి ప్రక్రియ సాంకేతికతల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది: చిన్న రంధ్రం, డ్రిల్ రంధ్రం ఎక్కువ సమయం తీసుకుంటుంది, కేంద్ర స్థానం నుండి వైదొలగడం సులభం; మరియు రంధ్రం యొక్క లోతు డ్రిల్లింగ్ రంధ్రం యొక్క వ్యాసం కంటే 6 రెట్లు మించి ఉన్నప్పుడు, రంధ్రం గోడను రాగితో ఏకరీతిలో పూయవచ్చని హామీ ఇవ్వబడదు. ఉదాహరణకు, సాధారణ 6-లేయర్ PCB బోర్డు యొక్క మందం (రంధ్రం లోతు ద్వారా) సుమారు 50Mil ఉంటుంది, కాబట్టి PCB తయారీదారులు అందించగల కనీస డ్రిల్లింగ్ వ్యాసం 8Mil మాత్రమే చేరుకోగలదు.

రెండవది, వయా యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్

వయా భూమికి పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ కలిగి ఉంటుంది. వయా యొక్క నేల పొరపై ఉన్న ఐసోలేషన్ రంధ్రం యొక్క వ్యాసం D2 అని తెలిస్తే, వయా ప్యాడ్ యొక్క వ్యాసం D1, PCB బోర్డు యొక్క మందం T మరియు బోర్డు సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ε, వయా యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ పరిమాణం సుమారుగా ఉంటుంది: C=1.41εTD1/(D2-D1) వయా యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ సర్క్యూట్ సిగ్నల్ యొక్క పెరుగుదల సమయాన్ని పొడిగించడానికి మరియు సర్క్యూట్ యొక్క వేగాన్ని తగ్గిస్తుంది. ఉదాహరణకు, 50Mil మందం కలిగిన PCB కోసం, 10Mil లోపలి వ్యాసం మరియు 20Mil ప్యాడ్ వ్యాసం కలిగిన ఒక వయాను ఉపయోగించినట్లయితే మరియు ప్యాడ్ మరియు గ్రౌండ్ కాపర్ ప్రాంతం మధ్య దూరం 32Mil ఉంటే, అప్పుడు మనం దీని ద్వారా సుమారుగా అంచనా వేయవచ్చు. పై సూత్రాన్ని ఉపయోగించి పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ సుమారుగా ఉంటుంది: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF, కెపాసిటెన్స్‌లోని ఈ భాగం వల్ల కలిగే పెరుగుదల సమయ మార్పు: T10-90=2.2C(Z0 /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps. సింగిల్ వయా యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ వల్ల కలిగే పెరుగుదల ఆలస్యం యొక్క ప్రభావం స్పష్టంగా లేనప్పటికీ, లేయర్‌ల మధ్య మారడానికి ట్రేస్‌లో వయాను చాలాసార్లు ఉపయోగించినట్లయితే, డిజైనర్ ఇప్పటికీ పరిగణించాలని ఈ విలువల నుండి చూడవచ్చు. జాగ్రత్తగా.

మూడవది, వయా యొక్క పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్

అదేవిధంగా, వియాస్ యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్‌తో పాటు పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్‌లు కూడా ఉన్నాయి. హై-స్పీడ్ డిజిటల్ సర్క్యూట్‌ల రూపకల్పనలో, పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ ప్రభావం కంటే వయాస్ యొక్క పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్ వల్ల కలిగే హాని తరచుగా ఎక్కువగా ఉంటుంది. దీని పరాన్నజీవి శ్రేణి ఇండక్టెన్స్ బైపాస్ కెపాసిటర్ యొక్క సహకారాన్ని బలహీనపరుస్తుంది మరియు మొత్తం పవర్ సిస్టమ్ యొక్క వడపోత ప్రభావాన్ని బలహీనపరుస్తుంది. కింది ఫార్ములాతో ఒక వయా యొక్క ఉజ్జాయింపు పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్‌ను మనం గణించవచ్చు: L=5.08h[ln(4h/d)+1] ఇక్కడ L అంటే వయా యొక్క ఇండక్టెన్స్‌ను సూచిస్తుంది, h అనేది వయా యొక్క పొడవు మరియు d కేంద్రం రంధ్రం యొక్క వ్యాసం. వయా యొక్క వ్యాసం ఇండక్టెన్స్‌పై చిన్న ప్రభావాన్ని చూపుతుందని మరియు వయా యొక్క పొడవు ఇండక్టెన్స్‌పై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతుందని సూత్రం నుండి చూడవచ్చు. ఇప్పటికీ పై ఉదాహరణను ఉపయోగించి, వయా యొక్క ఇండక్టెన్స్‌ని ఇలా లెక్కించవచ్చు: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH. సిగ్నల్ యొక్క పెరుగుదల సమయం 1ns అయితే, దాని సమానమైన ఇంపెడెన్స్: XL=πL/T10-90=3.19Ω. హై-ఫ్రీక్వెన్సీ కరెంట్‌లు పాస్ అయినప్పుడు అలాంటి ఇంపెడెన్స్ ఇకపై విస్మరించబడదు. పవర్ ప్లేన్ మరియు గ్రౌండ్ ప్లేన్‌ను కనెక్ట్ చేసేటప్పుడు బైపాస్ కెపాసిటర్ రెండు వియాస్ గుండా వెళ్లాల్సిన అవసరం ఉందని ప్రత్యేక శ్రద్ధ వహించాలి, తద్వారా వియాస్ యొక్క పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్ విపరీతంగా పెరుగుతుంది.

నాల్గవది, హై-స్పీడ్ PCBలో డిజైన్ ద్వారా

వయాస్ యొక్క పరాన్నజీవి లక్షణాల యొక్క పై విశ్లేషణ ద్వారా, హై-స్పీడ్ PCB డిజైన్‌లో, సాధారణ వయాస్ తరచుగా సర్క్యూట్ డిజైన్‌కు గొప్ప ప్రతికూల ప్రభావాలను తీసుకురావడాన్ని మనం చూడవచ్చు. వియాస్ యొక్క పరాన్నజీవి ప్రభావాల వల్ల కలిగే ప్రతికూల ప్రభావాలను తగ్గించడానికి, డిజైన్‌లో ఈ క్రింది వాటిని చేయవచ్చు:

1. ధర మరియు సిగ్నల్ నాణ్యత కోణం నుండి, ఒక సహేతుకమైన పరిమాణాన్ని ఎంచుకోండి. ఉదాహరణకు, 6-10 లేయర్ మెమరీ మాడ్యూల్ PCB డిజైన్ కోసం, 10/20Mil (డ్రిల్డ్/ప్యాడ్) వయాస్‌ని ఉపయోగించడం మంచిది. కొన్ని అధిక సాంద్రత కలిగిన చిన్న-పరిమాణ బోర్డుల కోసం, మీరు 8/18Milని ఉపయోగించడానికి కూడా ప్రయత్నించవచ్చు. రంధ్రం. ప్రస్తుత సాంకేతిక పరిస్థితులలో, చిన్న వయాలను ఉపయోగించడం కష్టం. పవర్ లేదా గ్రౌండ్ వయాస్ కోసం, మీరు ఇంపెడెన్స్‌ను తగ్గించడానికి పెద్ద పరిమాణాన్ని ఉపయోగించడాన్ని పరిగణించవచ్చు.

2. పైన చర్చించిన రెండు ఫార్ములాలు సన్నగా ఉండే PCBని ఉపయోగించడం ద్వారా రెండు పరాన్నజీవి పారామితులను తగ్గించడానికి అనుకూలంగా ఉంటుందని నిర్ధారించవచ్చు.

3. PCB బోర్డ్‌లోని సిగ్నల్ ట్రేస్‌ల లేయర్‌లను మార్చకుండా ప్రయత్నించండి, అంటే అనవసరమైన వయాలను ఉపయోగించకుండా ప్రయత్నించండి.

4. పవర్ మరియు గ్రౌండ్ పిన్స్ సమీపంలో డ్రిల్లింగ్ చేయబడాలి మరియు వయా మరియు పిన్ మధ్య సీసం వీలైనంత తక్కువగా ఉండాలి, ఎందుకంటే అవి ఇండక్టెన్స్ను పెంచుతాయి. అదే సమయంలో, ఇంపెడెన్స్ తగ్గించడానికి శక్తి మరియు గ్రౌండ్ లీడ్స్ వీలైనంత మందంగా ఉండాలి.

5. సిగ్నల్ కోసం సమీప లూప్‌ను అందించడానికి సిగ్నల్ లేయర్ యొక్క వయాస్ దగ్గర కొన్ని గ్రౌండెడ్ వయాస్‌లను ఉంచండి. PCB బోర్డ్‌లో పెద్ద సంఖ్యలో అనవసరమైన గ్రౌండ్ వయాస్‌లను ఉంచడం కూడా సాధ్యమే. వాస్తవానికి, డిజైన్ అనువైనదిగా ఉండాలి. ప్రతి లేయర్‌పై ప్యాడ్‌లు ఉన్న సందర్భంలో ముందుగా చర్చించబడిన వయా మోడల్. కొన్నిసార్లు, మనం కొన్ని లేయర్‌ల ప్యాడ్‌లను తగ్గించవచ్చు లేదా తీసివేయవచ్చు. ముఖ్యంగా వయాస్ యొక్క సాంద్రత చాలా ఎక్కువగా ఉన్నప్పుడు, ఇది రాగి పొరలో లూప్‌ను వేరుచేసే బ్రేక్ గ్రోవ్ ఏర్పడటానికి దారితీయవచ్చు. ఈ సమస్యను పరిష్కరించడానికి, వయా యొక్క స్థానాన్ని తరలించడంతో పాటు, మేము రాగి పొరపై వయాను ఉంచడాన్ని కూడా పరిగణించవచ్చు. ప్యాడ్ పరిమాణం తగ్గింది.