ایک۔ ویاس کا بنیادی تصور

ویا کے اہم اجزاء میں سے ایک ہے۔ ملٹی لیئر پی سی بی، اور ڈرلنگ کی لاگت عام طور پر پی سی بی کی مینوفیکچرنگ لاگت کے 30% سے 40% تک ہوتی ہے۔ سیدھے الفاظ میں، پی سی بی پر ہر سوراخ کو ویا کہا جا سکتا ہے۔

فنکشن کے نقطہ نظر سے، ویاس کو دو قسموں میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ایک تہوں کے درمیان برقی رابطوں کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ دوسرے کو فکسنگ یا پوزیشننگ ڈیوائسز کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔

عمل کے لحاظ سے، یہ ویاس عام طور پر تین قسموں میں تقسیم ہوتے ہیں، یعنی نابینا ویاس، دفن شدہ ویاس اور ویاس کے ذریعے۔ نابینا سوراخ پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کے اوپر اور نیچے کی سطحوں پر واقع ہوتے ہیں اور ان کی ایک خاص گہرائی ہوتی ہے۔ وہ سطح کی لکیر اور بنیادی اندرونی لائن کو جوڑنے کے لیے استعمال ہوتے ہیں۔ سوراخ کی گہرائی عام طور پر ایک خاص تناسب (ایپرچر) سے زیادہ نہیں ہوتی ہے۔ دفن شدہ سوراخ سے مراد پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کی اندرونی تہہ میں واقع کنکشن ہول ہے، جو سرکٹ بورڈ کی سطح تک نہیں پھیلا ہوا ہے۔ مذکورہ بالا دو قسم کے سوراخ سرکٹ بورڈ کی اندرونی تہہ میں واقع ہوتے ہیں، اور یہ لیمینیشن سے پہلے سوراخ بنانے کے عمل سے مکمل ہوتے ہیں، اور کئی اندرونی پرتیں ویا کی تشکیل کے دوران اوورلیپ ہو سکتی ہیں۔ تیسری قسم کو تھرو ہول کہا جاتا ہے، جو پورے سرکٹ بورڈ میں داخل ہوتا ہے اور اسے اندرونی انٹرکنکشن کے لیے یا جزو کے بڑھتے ہوئے پوزیشننگ ہول کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ تھرو ہول کو عمل میں لاگو کرنا آسان ہے اور لاگت کم ہے، زیادہ تر پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ اسے دیگر دو قسموں کے ذریعے سوراخ کے بجائے استعمال کرتے ہیں۔ مندرجہ ذیل کو بذریعہ سوراخ، جب تک کہ دوسری صورت میں بیان نہ کیا گیا ہو، کو سوراخ کے ذریعے سمجھا جاتا ہے۔

ڈیزائن کے نقطہ نظر سے، a via بنیادی طور پر دو حصوں پر مشتمل ہے، ایک درمیان میں ڈرل ہول، اور دوسرا ڈرل ہول کے ارد گرد پیڈ ایریا ہے۔ ان دو حصوں کا سائز via کے سائز کا تعین کرتا ہے۔ ظاہر ہے، تیز رفتار، زیادہ کثافت والے پی سی بی ڈیزائن میں، ڈیزائنرز ہمیشہ امید کرتے ہیں کہ ویا ہول جتنا چھوٹا ہوگا، اتنا ہی بہتر ہے، تاکہ بورڈ پر وائرنگ کی زیادہ جگہ رہ جائے۔ اس کے علاوہ، ویا ہول جتنا چھوٹا ہوگا، اس کی اپنی پرجیوی گنجائش۔ یہ جتنا چھوٹا ہے، تیز رفتار سرکٹس کے لیے اتنا ہی موزوں ہے۔ تاہم، سوراخ کے سائز میں کمی سے لاگت میں بھی اضافہ ہوتا ہے، اور ذریعے کے سائز کو غیر معینہ مدت تک کم نہیں کیا جا سکتا۔ یہ پراسیس ٹیکنالوجیز جیسے ڈرلنگ اور چڑھانا کے ذریعے محدود ہے: سوراخ جتنا چھوٹا، ڈرل سوراخ میں جتنا زیادہ وقت لگے گا، مرکز کی پوزیشن سے انحراف کرنا اتنا ہی آسان ہوگا۔ اور جب سوراخ کی گہرائی ڈرل شدہ سوراخ کے قطر سے 6 گنا زیادہ ہو جائے تو اس بات کی ضمانت نہیں دی جا سکتی کہ سوراخ کی دیوار کو تانبے سے یکساں طور پر چڑھایا جا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک عام 6-پرت والے PCB بورڈ کی موٹائی (سوراخ کی گہرائی سے) تقریباً 50Mil ہے، لہذا کم از کم ڈرلنگ قطر جو PCB مینوفیکچررز فراہم کر سکتے ہیں صرف 8Mil تک پہنچ سکتا ہے۔

دوسرا، کے ذریعے کی پرجیوی گنجائش

via خود زمین پر طفیلی صلاحیت رکھتا ہے۔ اگر یہ معلوم ہو کہ via کی زمینی تہہ پر الگ تھلگ سوراخ کا قطر D2 ہے، ویا پیڈ کا قطر D1 ہے، پی سی بی بورڈ کی موٹائی T ہے، اور بورڈ سبسٹریٹ کا ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ ε ہے، via کے طفیلی اہلیت کا سائز تقریباً ہے: C=1.41εTD1/(D2-D1) ذریعے کی طفیلی گنجائش سرکٹ کو سگنل کے عروج کے وقت کو طول دینے اور سرکٹ کی رفتار کو کم کرنے کا سبب بنے گی۔ مثال کے طور پر، 50Mil کی موٹائی والے PCB کے لیے، اگر 10Mil کے اندرونی قطر کے ساتھ ایک via اور 20Mil کے پیڈ کا قطر استعمال کیا جاتا ہے، اور پیڈ اور زمینی تانبے کے رقبے کے درمیان فاصلہ 32Mil ہے، تو ہم اس کے ذریعے کا تخمینہ لگا سکتے ہیں۔ مندرجہ بالا فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے طفیلی کیپیسیٹینس تقریباً ہے: C=1.41×4.4×0.050×0.020/(0.032-0.020)=0.517pF، گنجائش کے اس حصے کی وجہ سے وقت میں اضافہ یہ ہے: T10-90=2.2C(Z0 /2)=2.2 x0.517x(55/2)=31.28ps ان اقدار سے یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ اگرچہ سنگل ویا کی طفیلی گنجائش کی وجہ سے ہونے والی تاخیر کا اثر واضح نہیں ہے، اگر تہوں کے درمیان سوئچ کرنے کے لیے ٹریس میں via کو متعدد بار استعمال کیا جاتا ہے، تب بھی ڈیزائنر کو غور کرنا چاہیے۔ احتیاط سے

تیسرا، کے ذریعے کے پرجیوی inductance

اسی طرح، ویاس کی پرجیوی اہلیت کے ساتھ پرجیوی انڈکٹنس بھی ہیں۔ تیز رفتار ڈیجیٹل سرکٹس کے ڈیزائن میں، ویاس کے پرجیوی انڈکٹنس کی وجہ سے ہونے والا نقصان اکثر پرجیوی کیپیسیٹینس کے اثر سے زیادہ ہوتا ہے۔ اس کا طفیلی سلسلہ انڈکٹنس بائی پاس کیپسیٹر کی شراکت کو کمزور کر دے گا اور پورے پاور سسٹم کے فلٹرنگ اثر کو کمزور کر دے گا۔ ہم مندرجہ ذیل فارمولے کے ساتھ آسانی سے a via کے تقریباً طفیلی انڈکٹنس کا حساب لگا سکتے ہیں: L=5.08h[ln(4h/d)+1] جہاں L سے مراد ویا کی انڈکٹینس ہے، h ہے ویا کی لمبائی، اور d مرکز ہے سوراخ کا قطر۔ اس فارمولے سے دیکھا جا سکتا ہے کہ via کے قطر کا انڈکٹینس پر تھوڑا سا اثر پڑتا ہے، اور via کی لمبائی انڈکٹینس پر سب سے زیادہ اثر رکھتی ہے۔ اب بھی اوپر کی مثال کو استعمال کرتے ہوئے، via کے انڈکٹنس کا حساب اس طرح لگایا جا سکتا ہے: L=5.08×0.050 [ln(4×0.050/0.010)+1]=1.015nH۔ اگر سگنل کا عروج کا وقت 1ns ہے، تو اس کا مساوی رکاوٹ ہے: XL=πL/T10-90=3.19Ω۔ جب ہائی فریکوئنسی کرنٹ گزرتے ہیں تو اس طرح کی رکاوٹ کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا۔ اس بات پر خصوصی توجہ دی جانی چاہئے کہ پاور پلین اور گراؤنڈ پلین کو جوڑنے کے دوران بائی پاس کیپسیٹر کو دو ویاز سے گزرنا ہوگا، تاکہ ویاس کی پرجیوی انڈکٹنس تیزی سے بڑھ جائے۔

چوتھا، تیز رفتار پی سی بی میں ڈیزائن کے ذریعے

ویاس کی پرجیوی خصوصیات کے مندرجہ بالا تجزیے کے ذریعے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ تیز رفتار پی سی بی ڈیزائن میں، بظاہر سادہ ویاس اکثر سرکٹ ڈیزائن پر بڑے منفی اثرات لاتے ہیں۔ ویاس کے پرجیوی اثرات کی وجہ سے ہونے والے منفی اثرات کو کم کرنے کے لیے، ڈیزائن میں درج ذیل کام کیے جا سکتے ہیں۔

1. قیمت اور سگنل کے معیار کے نقطہ نظر سے، کے ذریعے ایک مناسب سائز کا انتخاب کریں۔ مثال کے طور پر، 6-10 لیئر میموری ماڈیول PCB ڈیزائن کے لیے، 10/20Mil (dilled/pad) vias استعمال کرنا بہتر ہے۔ کچھ اعلی کثافت والے چھوٹے سائز کے بورڈز کے لیے، آپ 8/18Mil استعمال کرنے کی بھی کوشش کر سکتے ہیں۔ سوراخ. موجودہ تکنیکی حالات میں، چھوٹے ویاس استعمال کرنا مشکل ہے۔ پاور یا گراؤنڈ ویاس کے لیے، آپ رکاوٹ کو کم کرنے کے لیے بڑے سائز کے استعمال پر غور کر سکتے ہیں۔

2. اوپر زیر بحث دو فارمولوں سے یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ ایک پتلی پی سی بی کا استعمال via کے دو پرجیوی پیرامیٹرز کو کم کرنے کے لیے موزوں ہے۔

3. کوشش کریں کہ پی سی بی بورڈ پر سگنل ٹریس کی تہوں کو تبدیل نہ کریں، یعنی غیر ضروری ویاس استعمال کرنے کی کوشش نہ کریں۔

4. پاور اور گراؤنڈ پن کو قریب سے ڈرل کیا جانا چاہیے، اور ویا اور پن کے درمیان سیسہ جتنا ممکن ہو چھوٹا ہونا چاہیے، کیونکہ وہ انڈکٹنس میں اضافہ کریں گے۔ ایک ہی وقت میں، طاقت اور گراؤنڈ لیڈز کو ممکنہ حد تک موٹا ہونا چاہیے تاکہ رکاوٹ کو کم کیا جا سکے۔

5. سگنل کے لیے قریب ترین لوپ فراہم کرنے کے لیے سگنل لیئر کے ویاس کے قریب کچھ گراؤنڈ ویاس رکھیں۔ پی سی بی بورڈ پر بڑی تعداد میں بے کار گراؤنڈ ویاس لگانا بھی ممکن ہے۔ بالکل، ڈیزائن لچکدار ہونا ضروری ہے. پہلے زیر بحث ماڈل کے ذریعے وہ معاملہ ہے جہاں ہر پرت پر پیڈ ہوتے ہیں۔ بعض اوقات، ہم کچھ تہوں کے پیڈ کو کم یا ہٹا سکتے ہیں۔ خاص طور پر جب ویاس کی کثافت بہت زیادہ ہوتی ہے، تو یہ ایک وقفے کی نالی کی تشکیل کا باعث بن سکتا ہے جو تانبے کی تہہ میں لوپ کو الگ کرتا ہے۔ اس مسئلے کو حل کرنے کے لیے، ویا کی پوزیشن کو منتقل کرنے کے علاوہ، ہم تانبے کی تہہ پر ویا لگانے پر بھی غور کر سکتے ہیں۔ پیڈ کا سائز کم ہو گیا ہے۔