రంధ్రం ద్వారా (VIA) ఒక ముఖ్యమైన భాగం బహుళస్థాయి PCB, మరియు డ్రిల్లింగ్ రంధ్రాల ఖర్చు సాధారణంగా PCB బోర్డు తయారీ ఖర్చులో 30% నుండి 40% వరకు ఉంటుంది. సరళంగా చెప్పాలంటే, PCB లోని ప్రతి రంధ్రాన్ని పాస్ హోల్ అని పిలుస్తారు. ఫంక్షన్ పరంగా, రంధ్రం రెండు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: ఒకటి పొరల మధ్య విద్యుత్ కనెక్షన్ కోసం ఉపయోగించబడుతుంది; మరొకటి పరికరం స్థిరీకరణ లేదా స్థానానికి ఉపయోగించబడుతుంది.

ప్రక్రియ పరంగా, ఈ త్రూ-హోల్స్ సాధారణంగా మూడు వర్గాలుగా విభజించబడ్డాయి, అవి గుడ్డి ద్వారా, ఖననం ద్వారా మరియు ద్వారా ద్వారా ఖననం చేయబడతాయి. బ్లైండ్ రంధ్రాలు ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క ఎగువ మరియు దిగువ ఉపరితలాలపై ఉన్నాయి మరియు ఉపరితల సర్క్యూట్‌ను దిగువ లోపలి సర్క్యూట్‌కు కనెక్ట్ చేయడానికి ఒక నిర్దిష్ట లోతును కలిగి ఉంటాయి. రంధ్రాల లోతు సాధారణంగా నిర్దిష్ట నిష్పత్తిని (ఎపర్చరు) మించదు. ఖననం చేసిన రంధ్రాలు ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ లోపలి పొరలో ఉన్న కనెక్షన్ రంధ్రాలు, ఇవి ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డ్ యొక్క ఉపరితలం వరకు విస్తరించవు. రెండు రకాల రంధ్రాలు సర్క్యూట్ బోర్డ్ లోపలి పొరలో ఉన్నాయి, ఇది లామినేషన్‌కు ముందు త్రూ-హోల్ మౌల్డింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా పూర్తవుతుంది మరియు త్రూ-హోల్ ఏర్పడే సమయంలో అనేక లోపలి పొరలు అతివ్యాప్తి చెందుతాయి. త్రూ-హోల్స్ అని పిలువబడే మూడవ రకం, మొత్తం సర్క్యూట్ బోర్డ్ గుండా వెళుతుంది మరియు అంతర్గత ఇంటర్‌కనెక్షన్‌ల కోసం లేదా కాంపోనెంట్‌ల కోసం మౌంటింగ్ మరియు లొకేషన్‌లను ఉపయోగించవచ్చు. త్రూ హోల్ ప్రక్రియలో అమలు చేయడం సులభం కనుక, ఖర్చు తక్కువగా ఉంటుంది, కాబట్టి చాలా ఇతర ప్రింటెడ్ సర్క్యూట్ బోర్డులు ఇతర రెండు రకాల రంధ్రాల కంటే ఉపయోగించబడతాయి. ప్రత్యేక వివరణ లేకుండా రంధ్రాల ద్వారా కింది వాటిని రంధ్రాల ద్వారా పరిగణించాలి.

PCB డిజైన్ రంధ్రం గురించి మీకు ఎంత తెలుసు?

డిజైన్ కోణం నుండి, త్రూ-హోల్ ప్రధానంగా రెండు భాగాలతో కూడి ఉంటుంది, ఒకటి మధ్యలో డ్రిల్ హోల్ మరియు మరొకటి డ్రిల్ హోల్ చుట్టూ ఉన్న ప్యాడ్ ఏరియా, క్రింద ఉన్న చిత్రంలో చూపిన విధంగా. ఈ రెండు భాగాల పరిమాణం త్రూ-హోల్ పరిమాణాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. సహజంగానే, హై-స్పీడ్, హై-డెన్సిటీ పిసిబి రూపకల్పనలో, డిజైనర్ ఎల్లప్పుడూ సాధ్యమైనంత రంధ్రం కోరుకుంటాడు, ఈ నమూనా మరింత వైరింగ్ స్థలాన్ని వదిలివేయగలదు, అదనంగా, చిన్న రంధ్రం, దాని స్వంత పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ చిన్నది, మరింత హై-స్పీడ్ సర్క్యూట్ కోసం తగినది. కానీ రంధ్రం పరిమాణం తగ్గుతుంది, అదే సమయంలో ఖర్చు పెరుగుతుంది, మరియు రంధ్రం యొక్క పరిమాణం పరిమితి లేకుండా తగ్గించబడదు, ఇది డ్రిల్లింగ్ (డ్రిల్) మరియు ప్లేటింగ్ (ప్లేటింగ్) మరియు ఇతర టెక్నాలజీ ద్వారా పరిమితం చేయబడింది: చిన్న రంధ్రం, ది డ్రిల్ చేయడానికి ఎక్కువ సమయం పడుతుంది, కేంద్రం నుండి వైదొలగడం సులభం; రంధ్రం యొక్క లోతు రంధ్రం యొక్క వ్యాసం కంటే 6 రెట్లు ఎక్కువ ఉన్నప్పుడు, రంధ్రం గోడ యొక్క ఏకరీతి రాగి పూతకు హామీ ఇవ్వడం అసాధ్యం. ఉదాహరణకు, 6-లేయర్ PCB బోర్డ్ యొక్క ప్రస్తుత సాధారణ మందం (హోల్ డెప్త్ ద్వారా) సుమారు 50Mil, కాబట్టి PCB తయారీదారులు అందించగల కనీస డ్రిల్లింగ్ వ్యాసం 8Mil కి మాత్రమే చేరుతుంది. రంధ్రం యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ భూమికి ఉనికిలో ఉంది, ఐసోలేషన్ రంధ్రం యొక్క వ్యాసం D2, రంధ్రం ప్యాడ్ యొక్క వ్యాసం D1, PCB బోర్డు మందం T, మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ε, రంధ్రం యొక్క పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ సుమారుగా ఉంటుంది: C = 1.41εTD1/ (D2-D1)

సర్క్యూట్ మీద పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ యొక్క ప్రధాన ప్రభావం సిగ్నల్ పెరుగుదల సమయాన్ని పొడిగించడం మరియు సర్క్యూట్ వేగాన్ని తగ్గించడం. ఉదాహరణకు, 50 మిల్లీమీటర్ల మందం కలిగిన పిసిబి బోర్డ్ కోసం, రంధ్రం లోపలి వ్యాసం 10 మిలీ అయితే, ప్యాడ్ యొక్క వ్యాసం 20 మిల్లీమీటర్లు, మరియు ప్యాడ్ మరియు కాపర్ ఫ్లోర్ మధ్య దూరం 32 మిల్లీలు, మనం పరాన్నజీవి సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయవచ్చు పై సూత్రాన్ని ఉపయోగించి రంధ్రం: C = 1.41 × 4.4 × 0.050 × 0.020/ (0.032-0.020) = 0.517pF, కెపాసిటెన్స్ యొక్క ఈ భాగం వలన పెరిగిన సమయ వ్యత్యాసం: T10-90 = 2.2C (Z0/ 2) = 2.2 × 0.517x (55/ 2) = 31.28ps. ఈ విలువల నుండి, పెరుగుదల ఆలస్యంపై ఒకే రంధ్రం నుండి పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ ప్రభావం స్పష్టంగా లేనప్పటికీ, పొర నుండి పొర వరకు మారడానికి బహుళ రంధ్రాలు ఉపయోగించబడితే డిజైనర్లు జాగ్రత్తగా ఉండాలి.

హై-స్పీడ్ డిజిటల్ సర్క్యూట్ల రూపకల్పనలో, పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్ రంధ్రం ద్వారా పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్ తరచుగా పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ ప్రభావం కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది. దీని పరాన్నజీవి శ్రేణి ఇండక్టెన్స్ బైపాస్ కెపాసిటెన్స్ సహకారాన్ని బలహీనపరుస్తుంది మరియు మొత్తం విద్యుత్ వ్యవస్థ యొక్క వడపోత ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది. కింది సూత్రాన్ని ఉపయోగించి మనం త్రూ-హోల్ ఉజ్జాయింపు యొక్క పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్‌ను లెక్కించవచ్చు: L = 5.08h [ln (4h/d) +1] ఇక్కడ L అనేది త్రూ-హోల్ ఇండక్టెన్స్‌ని సూచిస్తుంది, h అనేది త్రూ పొడవు- రంధ్రం, మరియు D అనేది కేంద్ర రంధ్రం యొక్క వ్యాసం. రంధ్రం యొక్క వ్యాసం ఇండక్టెన్స్‌పై తక్కువ ప్రభావాన్ని చూపుతుందని సమీకరణం నుండి చూడవచ్చు, అయితే రంధ్రం యొక్క పొడవు ఇండక్టెన్స్‌పై అత్యధిక ప్రభావాన్ని చూపుతుంది. ఇప్పటికీ పై ఉదాహరణను ఉపయోగిస్తూ, రంధ్రం నుండి ఇండక్టెన్స్ L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh గా లెక్కించవచ్చు. సిగ్నల్ యొక్క పెరుగుదల సమయం 1ns అయితే, సమానమైన ఇంపెడెన్స్ పరిమాణం: XL = πL/T10-90 = 3.19 ω. అధిక ఫ్రీక్వెన్సీ కరెంట్ సమక్షంలో ఈ అవరోధం విస్మరించబడదు. ప్రత్యేకించి, బైపాస్ కెపాసిటర్ సరఫరా పొరను ఏర్పడటానికి రెండు రంధ్రాల గుండా వెళ్లవలసి ఉంటుంది, తద్వారా రంధ్రం యొక్క పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్ రెట్టింపు అవుతుంది.

రంధ్రం యొక్క పరాన్నజీవి లక్షణాల పైన విశ్లేషణ ద్వారా, హై-స్పీడ్ PCB డిజైన్‌లో, సరళమైన రంధ్రం తరచుగా సర్క్యూట్ డిజైన్‌కు గొప్ప ప్రతికూల ప్రభావాలను తెస్తుందని మనం చూడవచ్చు. రంధ్రం యొక్క పరాన్నజీవి ప్రభావం యొక్క ప్రతికూల ప్రభావాలను తగ్గించడానికి, మేము డిజైన్‌లో సాధ్యమైనంత ఎక్కువ చేయవచ్చు: 1. ఖర్చు మరియు సిగ్నల్ నాణ్యత యొక్క రెండు అంశాల నుండి, రంధ్రం యొక్క సహేతుకమైన పరిమాణాన్ని ఎంచుకోండి. ఉదాహరణకు, మెమోరీ మాడ్యూల్ PCB డిజైన్ యొక్క 6-10 లేయర్‌ల కోసం, రంధ్రం ద్వారా 10/20mil (డ్రిల్లింగ్/ప్యాడ్) ఎంచుకోవడం ఉత్తమం, కొన్ని అధిక సాంద్రత కలిగిన చిన్న సైజు బోర్డ్ కోసం, మీరు 8/18 మిలీని కూడా ఉపయోగించడానికి ప్రయత్నించవచ్చు రంధ్రము. ప్రస్తుత సాంకేతికతతో, చిన్న రంధ్రాలను ఉపయోగించడం కష్టం. విద్యుత్ సరఫరా లేదా రంధ్రాల ద్వారా గ్రౌండ్ వైర్ కోసం ఇంపెడెన్స్ తగ్గించడానికి పెద్ద పరిమాణాన్ని ఉపయోగించడాన్ని పరిగణించవచ్చు.

2. పైన చర్చించిన రెండు సూత్రాలు సన్నగా ఉండే పిసిబి బోర్డ్‌ల ఉపయోగం రంధ్రాల ద్వారా రెండు పరాన్నజీవి పారామితులను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుందని చూపిస్తున్నాయి.

3. పిసిబి బోర్డులోని సిగ్నల్ వైరింగ్ పొరను వీలైనంత వరకు మార్చకూడదు, అనగా అనవసరమైన రంధ్రాలను ఉపయోగించకుండా ప్రయత్నించండి.

4. విద్యుత్ సరఫరా మరియు భూమి యొక్క పిన్స్ సమీపంలో డ్రిల్లింగ్ చేయాలి. పిన్స్ మరియు రంధ్రాల మధ్య చిన్న సీసం, మంచిది, ఎందుకంటే అవి ఇండక్టెన్స్ పెరుగుదలకు దారితీస్తాయి. అదే సమయంలో, ఇంపెడెన్స్‌ను తగ్గించడానికి పవర్ మరియు గ్రౌండ్ లీడ్స్ సాధ్యమైనంత మందంగా ఉండాలి.

5. సిగ్నల్ కోసం సమీపంలోని లూప్‌ను అందించడానికి సిగ్నల్ లేయర్ మార్పు యొక్క రంధ్రాల దగ్గర కొన్ని గ్రౌండింగ్ రంధ్రాలను ఉంచండి. మీరు PCB లో చాలా అదనపు గ్రౌండ్ హోల్స్ కూడా ఉంచవచ్చు. వాస్తవానికి, మీరు మీ డిజైన్‌లో సరళంగా ఉండాలి. పైన చర్చించిన త్రూ-హోల్ మోడల్ ప్రతి పొరలో ప్యాడ్‌లు ఉండే పరిస్థితి. కొన్నిసార్లు, మేము కొన్ని పొరలలో ప్యాడ్‌లను తగ్గించవచ్చు లేదా తీసివేయవచ్చు. ముఖ్యంగా రంధ్రం సాంద్రత విషయంలో చాలా పెద్దది, ఇది రాగి పొరలో కట్ ఆఫ్ సర్క్యూట్ గాడి ఏర్పడటానికి దారితీస్తుంది, రంధ్రం ఉన్న ప్రదేశాన్ని కదిలించడంతో పాటు అలాంటి సమస్యను పరిష్కరించడానికి, మనం రంధ్రం కూడా పరిగణించవచ్చు ప్యాడ్ పరిమాణాన్ని తగ్గించడానికి రాగి పొరలో.