వన్ చిల్లులు యొక్క ప్రాథమిక భావన

రంధ్రం ద్వారా (VIA) ఒక ముఖ్యమైన భాగం మల్టీలేయర్ పిసిబి, 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.

పిసిబి హోల్ బేసిక్ కాన్సెప్ట్ ద్వారా మరియు హోల్ మెథడ్ ఇంట్రడక్షన్ ద్వారా

డిజైన్ కోణం నుండి, త్రూ-హోల్ ప్రధానంగా రెండు భాగాలతో కూడి ఉంటుంది, ఒకటి మధ్యలో డ్రిల్ హోల్, మరియు మరొకటి డ్రిల్ హోల్ చుట్టూ ఉన్న ప్యాడ్ ఏరియా. 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 అదే సమయంలో రంధ్రం పరిమాణం తగ్గింపు ఖర్చు పెరుగుదలను తెస్తుంది మరియు రంధ్రం యొక్క పరిమాణం పరిమితి లేకుండా తగ్గించబడదు, ఇది డ్రిల్లింగ్ (డ్రిల్) మరియు ప్లేటింగ్ (లేపన) మరియు ఇతర సాంకేతికత ద్వారా పరిమితం చేయబడింది: చిన్న రంధ్రం, ది డ్రిల్ చేయడానికి ఎక్కువ సమయం పడుతుంది, మధ్య స్థానం నుండి వైదొలగడం సులభం; రంధ్రం యొక్క లోతు రంధ్రం యొక్క వ్యాసం కంటే 6 రెట్లు ఎక్కువ ఉన్నప్పుడు, రంధ్రం గోడ యొక్క ఏకరీతి రాగి పూతకు హామీ ఇవ్వడం అసాధ్యం. ఉదాహరణకు, ఒక సాధారణ 6-పొర PCB బోర్డ్ యొక్క మందం (త్రూ-హోల్ డెప్త్) 50Mil అయితే, PCB తయారీదారులు అందించగల కనీస రంధ్రం వ్యాసం 8Mil. లేజర్ డ్రిల్లింగ్ టెక్నాలజీ అభివృద్ధితో, డ్రిల్లింగ్ పరిమాణం కూడా చిన్నదిగా మరియు చిన్నదిగా ఉంటుంది. సాధారణంగా, రంధ్రం యొక్క వ్యాసం 6Mils కంటే తక్కువ లేదా సమానంగా ఉంటుంది, మేము దానిని మైక్రో హోల్ అని పిలుస్తాము. మైక్రోహోల్స్ తరచుగా HDI (హై డెన్సిటీ ఇంటర్‌కనెక్ట్ స్ట్రక్చర్) డిజైన్‌లో ఉపయోగించబడతాయి. మైక్రోహోల్ సాంకేతికత రంధ్రం నేరుగా ప్యాడ్ (VIA-ఇన్-ప్యాడ్)పై కొట్టడానికి అనుమతిస్తుంది, ఇది సర్క్యూట్ పనితీరును బాగా మెరుగుపరుస్తుంది మరియు వైరింగ్ స్థలాన్ని ఆదా చేస్తుంది.

ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్‌లోని త్రూ-హోల్ అనేది ఇంపెడెన్స్ నిలిపివేతకు బ్రేక్ పాయింట్, ఇది సిగ్నల్ యొక్క ప్రతిబింబానికి కారణమవుతుంది. సాధారణంగా, త్రూ-హోల్ యొక్క సమానమైన ఇంపెడెన్స్ ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ కంటే 12% తక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, 50ohm ట్రాన్స్‌మిషన్ లైన్ యొక్క ఇంపెడెన్స్ త్రూ-హోల్ గుండా వెళుతున్నప్పుడు 6 ఓం తగ్గుతుంది (నిర్దిష్టమైనది త్రూ-హోల్ పరిమాణం మరియు ప్లేట్ మందంతో కూడా సంబంధం కలిగి ఉంటుంది, కానీ సంపూర్ణ తగ్గుదల కాదు). అయితే, రంధ్రం ద్వారా ఇంపెడెన్స్ నిలిపివేయడం వలన ఏర్పడే ప్రతిబింబం నిజానికి చాలా చిన్నది మరియు దాని ప్రతిబింబ గుణకం :(44-50)/(44+50) =0.06 మాత్రమే. రంధ్రం వల్ల కలిగే సమస్యలు పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ మరియు ఇండక్టెన్స్ ప్రభావంపై ఎక్కువగా దృష్టి సారించాయి.

రంధ్రం ద్వారా పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ మరియు ఇండక్టెన్స్

పరాన్నజీవి విచ్చలవిడి కెపాసిటెన్స్ రంధ్రంలోనే ఉంది. లేయింగ్ పొరపై రంధ్రం యొక్క వెల్డింగ్ రెసిస్టెన్స్ జోన్ యొక్క వ్యాసం D2 అయితే, వెల్డింగ్ ప్యాడ్ యొక్క వ్యాసం D1, PCB బోర్డు యొక్క మందం T, మరియు సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క విద్యుద్వాహక స్థిరాంకం ε, పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ రంధ్రం సుమారుగా 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, త్రూ-హోల్ ప్యాడ్ యొక్క వ్యాసం 20 మిలీ (బోర్‌హోల్ యొక్క వ్యాసం 10 మిల్లీలు) మరియు టంకము బ్లాక్ యొక్క వ్యాసం 40 మిల్లీలు అయితే, మేము పరాన్నజీవి సామర్థ్యాన్ని అంచనా వేయవచ్చు పై సూత్రం ద్వారా రంధ్రం: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF కెపాసిటెన్స్ వల్ల ఏర్పడే రైజ్ టైమ్ మార్పు ఈ క్రింది విధంగా ఉంటుంది: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps ఈ విలువల నుండి, పెరుగుతున్న ఆలస్యం మరియు మందగించడం వల్ల ఒక సింగిల్ ద్వారా పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ కారణంగా ఏర్పడిన ప్రభావం గమనించవచ్చు. రంధ్రం చాలా స్పష్టంగా లేదు, అనేక సార్లు పొరల మధ్య మారడానికి త్రూ-హోల్ ఉపయోగించినట్లయితే, బహుళ త్రూ-హోల్స్ ఉపయోగించబడతాయి. మీ డిజైన్‌లో జాగ్రత్తగా ఉండండి. ఆచరణాత్మక రూపకల్పనలో, రంధ్రం మరియు రాగి లేయింగ్ జోన్ (యాంటీ-ప్యాడ్) మధ్య దూరాన్ని పెంచడం ద్వారా లేదా ప్యాడ్ యొక్క వ్యాసాన్ని తగ్గించడం ద్వారా పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ తగ్గించవచ్చు. హై-స్పీడ్ డిజిటల్ సర్క్యూట్ రూపకల్పనలో, పరాన్నజీవి కెపాసిటెన్స్ కంటే త్రూ-హోల్ యొక్క పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్ చాలా హానికరం. దీని పరాన్నజీవి శ్రేణి ఇండక్టెన్స్ బైపాస్ కెపాసిటెన్స్ సహకారాన్ని బలహీనపరుస్తుంది మరియు మొత్తం విద్యుత్ వ్యవస్థ యొక్క వడపోత ప్రభావాన్ని తగ్గిస్తుంది. కింది అనుభావిక సూత్రాన్ని ఉపయోగించి మనం త్రూ-హోల్ ఉజ్జాయింపు యొక్క పరాన్నజీవి ఇండక్టెన్స్‌ను గణించవచ్చు: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

L అనేది రంధ్రం యొక్క ఇండక్టెన్స్‌ను సూచిస్తుంది, H అనేది రంధ్రం యొక్క పొడవు, 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 ఇండక్టెన్స్‌ని ఇలా లెక్కించవచ్చు:

L = 5.08 × 0.050 [ln (4 × 0.050/0.010) +1] = 1.015nh సిగ్నల్ 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.

మూడు, రంధ్రం ఎలా ఉపయోగించాలి

త్రూ-హోల్స్ యొక్క పరాన్నజీవి లక్షణాల పైన విశ్లేషణ ద్వారా, హై-స్పీడ్ పిసిబి డిజైన్‌లో, సరళమైన త్రూ-హోల్స్ తరచుగా సర్క్యూట్ డిజైన్‌కి గొప్ప ప్రతికూల ప్రభావాలను తీసుకువస్తాయని మనం చూడవచ్చు. రంధ్రం యొక్క పరాన్నజీవి ప్రభావం యొక్క ప్రతికూల ప్రభావాలను తగ్గించడానికి, మేము డిజైన్‌లో ఈ క్రింది విధంగా చేయడానికి ప్రయత్నించవచ్చు:

1. ధర మరియు సిగ్నల్ నాణ్యతను పరిగణనలోకి తీసుకుంటే, సహేతుకమైన రంధ్రం పరిమాణం ఎంపిక చేయబడుతుంది. అవసరమైతే, వివిధ పరిమాణాల రంధ్రాలను ఉపయోగించడాన్ని పరిగణించండి. ఉదాహరణకు, పవర్ లేదా గ్రౌండ్ కేబుల్స్ కోసం, ఇంపెడెన్స్‌ను తగ్గించడానికి పెద్ద పరిమాణాలను ఉపయోగించడాన్ని పరిగణించండి మరియు సిగ్నల్ వైరింగ్ కోసం, చిన్న రంధ్రాలను ఉపయోగించండి. అయితే, రంధ్రం పరిమాణం తగ్గుతుంది, సంబంధిత ఖర్చు పెరుగుతుంది.

2. పైన చర్చించిన రెండు సూత్రాలు సన్నగా ఉండే PCB బోర్డుల ఉపయోగం చిల్లులు యొక్క రెండు పరాన్నజీవి పారామితులను తగ్గించడంలో సహాయపడుతుందని చూపిస్తుంది.

3. పీసీబీ బోర్డ్‌లోని సిగ్నల్ వైరింగ్ వీలైనంత వరకు లేయర్‌లను మార్చకూడదు, అంటే వీలైనంత వరకు అనవసరమైన రంధ్రాలను ఉపయోగించవద్దు.

4. విద్యుత్ సరఫరా మరియు నేల యొక్క పిన్స్ సమీపంలోని రంధ్రంలో డ్రిల్లింగ్ చేయాలి మరియు రంధ్రం మరియు పిన్స్ మధ్య సీసం వీలైనంత తక్కువగా ఉండాలి. సమానమైన ఇండక్టెన్స్‌ని తగ్గించడానికి బహుళ త్రూ-హోల్స్‌ను సమాంతరంగా పరిగణించవచ్చు.

5. సిగ్నల్ కోసం సమీప లూప్‌ను అందించడానికి సిగ్నల్ లేయరింగ్ రంధ్రాల దగ్గర కొన్ని గ్రౌండ్ హోల్స్ ఉంచబడతాయి. 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.

6. అధిక సాంద్రత కలిగిన హై-స్పీడ్ PCB బోర్డుల కోసం, సూక్ష్మ రంధ్రాలను పరిగణించవచ్చు.