ایک سوراخ کا بنیادی تصور

تھرو ہول (VIA) کا ایک اہم حصہ ہے۔ ملٹی لیئر پی سی بی، اور سوراخ کرنے والی سوراخ کی قیمت عام طور پر پی سی بی بورڈ بنانے کی لاگت کا 30 سے ​​40 فیصد بنتی ہے۔ سیدھے الفاظ میں ، پی سی بی کے ہر سوراخ کو پاس ہول کہا جا سکتا ہے۔ فنکشن کے لحاظ سے ، سوراخ کو دو اقسام میں تقسیم کیا جا سکتا ہے: ایک تہوں کے درمیان برقی کنکشن کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ دوسرا ڈیوائس فکسنگ یا پوزیشننگ کے لیے استعمال ہوتا ہے۔ عمل کے لحاظ سے ، یہ سوراخ عام طور پر تین اقسام میں تقسیم ہوتے ہیں ، یعنی اندھے کے ذریعے ، دفن کے ذریعے اور کے ذریعے۔ نابینا سوراخ پرنٹڈ سرکٹ بورڈ کی اوپر اور نیچے کی سطحوں پر واقع ہیں اور سطح کے سرکٹ کو نیچے کے اندرونی سرکٹ سے جوڑنے کے لیے ایک خاص گہرائی رکھتے ہیں۔ سوراخوں کی گہرائی عام طور پر ایک خاص تناسب (یپرچر) سے زیادہ نہیں ہوتی۔ دفن شدہ سوراخ پرنٹ سرکٹ بورڈ کی اندرونی پرت میں کنکشن سوراخ ہیں جو پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کی سطح تک نہیں بڑھتے ہیں۔ دو قسم کے سوراخ سرکٹ بورڈ کی اندرونی پرت میں واقع ہیں ، جو لامینیشن سے پہلے سوراخ سے مولڈنگ کے عمل سے مکمل ہوتا ہے ، اور سوراخ کی تشکیل کے دوران کئی اندرونی تہوں کو اوور لیپ کیا جا سکتا ہے۔ تیسری قسم ، جسے تھرو ہولز کہا جاتا ہے ، پورے سرکٹ بورڈ کے ذریعے چلتا ہے اور اسے اندرونی باہمی رابطوں کے لیے یا اجزاء کے لیے سوراخ لگانے اور لگانے کے لیے استعمال کیا جا سکتا ہے۔ کیونکہ سوراخ کے ذریعے عمل میں لاگو کرنا آسان ہے ، قیمت کم ہے ، لہذا زیادہ تر چھپی ہوئی سرکٹ بورڈز استعمال کی جاتی ہیں ، دوسری دو قسم کے سوراخ کے بجائے۔ سوراخوں کے ذریعے درج ذیل ، خاص وضاحت کے بغیر ، سوراخ کے ذریعے سمجھا جائے گا۔

پی سی بی سوراخ بنیادی تصور کے ذریعے اور سوراخ کے طریقہ کار کے تعارف کے ذریعے

ڈیزائن کے نقطہ نظر سے ، ایک سوراخ بنیادی طور پر دو حصوں پر مشتمل ہوتا ہے ، ایک وسط میں ڈرل سوراخ ہوتا ہے ، اور دوسرا ڈرل سوراخ کے آس پاس پیڈ ایریا ہوتا ہے۔ ان دو حصوں کا سائز سوراخ کے سائز کا تعین کرتا ہے۔ ظاہر ہے ، تیز رفتار ، ہائی کثافت پی سی بی کے ڈیزائن میں ، ڈیزائنر ہمیشہ سوراخ کو جتنا ممکن ہو چھوٹا چاہتا ہے ، یہ نمونہ زیادہ وائرنگ کی جگہ چھوڑ سکتا ہے ، اس کے علاوہ ، چھوٹا سوراخ ، اس کی اپنی پرجیوی صلاحیت چھوٹی ہے ، زیادہ تیز رفتار سرکٹ کے لیے موزوں ہے۔ لیکن ایک ہی وقت میں سوراخ کے سائز میں کمی لاگت میں اضافہ لاتی ہے ، اور سوراخ کا سائز حد کے بغیر کم نہیں کیا جا سکتا ، یہ ڈرلنگ (ڈرل) اور چڑھانا (چڑھانا) اور دیگر ٹیکنالوجی سے محدود ہے: چھوٹا سوراخ ، ڈرل کرنے میں جتنا زیادہ وقت لگتا ہے، مرکز کی پوزیشن سے ہٹنا اتنا ہی آسان ہوتا ہے۔ جب سوراخ کی گہرائی سوراخ کے قطر سے 6 گنا زیادہ ہو تو سوراخ کی دیوار کی یکساں تانبے کی چڑھائی کی ضمانت دینا ناممکن ہے۔ مثال کے طور پر، اگر عام 6-پرت والے PCB بورڈ کی موٹائی (تھرو ہول ڈیپتھ) 50Mil ہے، تو کم از کم سوراخ کا قطر جو PCB مینوفیکچررز فراہم کر سکتے ہیں 8Mil ہے۔ لیزر ڈرلنگ ٹیکنالوجی کی ترقی کے ساتھ، ڈرلنگ کا سائز بھی چھوٹا اور چھوٹا ہو سکتا ہے. عام طور پر، سوراخ کا قطر 6Mils سے کم یا اس کے برابر ہوتا ہے، ہم اسے مائیکرو ہول کہتے ہیں۔ مائیکرو ہولز اکثر ایچ ڈی آئی (ہائی ڈینسٹی انٹر کنیکٹ ڈھانچہ) ڈیزائن میں استعمال ہوتے ہیں۔ مائکرو ہول ٹیکنالوجی سوراخ کو براہ راست پیڈ (VIA-in-pad) پر مارنے کی اجازت دیتی ہے، جو سرکٹ کی کارکردگی کو بہت بہتر بناتی ہے اور وائرنگ کی جگہ بچاتی ہے۔

ٹرانسمیشن لائن پر تھرو ہول رکاوٹ کے وقفے کا ایک وقفہ ہے، جو سگنل کی عکاسی کا سبب بنے گا۔ عام طور پر، تھرو ہول کی مساوی رکاوٹ ٹرانسمیشن لائن کے مقابلے میں تقریباً 12% کم ہوتی ہے۔ مثال کے طور پر، 50ohm ٹرانسمیشن لائن کی رکاوٹ 6 ohm تک کم ہو جائے گی جب یہ تھرو ہول سے گزرے گی (مخصوص کا تعلق تھرو ہول کے سائز اور پلیٹ کی موٹائی سے بھی ہے، لیکن مطلق کمی نہیں)۔ تاہم، سوراخ کے ذریعے رکاوٹ کے بند ہونے کی وجہ سے ہونے والا انعکاس دراصل بہت چھوٹا ہے، اور اس کا ریفلیکشن گتانک صرف :(44-50)/(44+50) =0.06 ہے۔ سوراخ کی وجہ سے پیدا ہونے والے مسائل پرجیوی کیپیسیٹینس اور انڈکٹنس کے اثر و رسوخ پر زیادہ توجہ مرکوز کرتے ہیں۔

پرجیوی گنجائش اور سوراخ کے ذریعے انڈکٹنس

پرجیوی آوارہ کیپیسیٹینس سوراخ میں ہی موجود ہے۔ اگر بچھانے والی تہہ پر سوراخ کے ویلڈنگ مزاحمتی زون کا قطر D2 ہے، ویلڈنگ پیڈ کا قطر D1 ہے، پی سی بی بورڈ کی موٹائی T ہے، اور سبسٹریٹ کا ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ ε ہے، پرجیوی کیپیسیٹینس سوراخ تقریبا C=1.41εTD1/ (D2-D1) ہے۔

سرکٹ پر پرجیوی اہلیت کا بنیادی اثر سگنل کے عروج کے وقت کو طول دینا اور سرکٹ کی رفتار کو کم کرنا ہے۔ مثال کے طور پر ، 50 ملی لیٹر کی موٹائی والے پی سی بی بورڈ کے لیے ، اگر تھرو ہول پیڈ کا قطر 20 ملین ہے (بورہول کا قطر 10 میل ہے) اور سولڈر بلاک کا قطر 40 ملی ہے ، ہم پرجیوی کیپسیٹینس کا تخمینہ لگاسکتے ہیں اوپر کے فارمولے کے ذریعے سوراخ: C=1.41×4.4×0.050×0.020/ (0.040-0.020) =0.31pF گنجائش کی وجہ سے وقت میں اضافہ تقریباً اس طرح ہے: T10-90= 2.2c (Z0/2) =2.2×0.31x (50/2) =17.05ps ان اقدار سے، یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ اگرچہ ایک کے ذریعے پرجیوی گنجائش کی وجہ سے بڑھتی ہوئی تاخیر اور سست ہونے کا اثر۔ سوراخ زیادہ واضح نہیں ہے، اگر تھرو ہول کو کئی بار تہوں کے درمیان سوئچ کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، تو ایک سے زیادہ تھرو ہولز استعمال کیے جائیں گے۔ اپنے ڈیزائن میں محتاط رہیں۔ عملی ڈیزائن میں، پرجیوی گنجائش کو سوراخ اور تانبے کے بچھانے والے زون (اینٹی پیڈ) کے درمیان فاصلہ بڑھا کر یا پیڈ کے قطر کو کم کر کے کم کیا جا سکتا ہے۔ ہائی اسپیڈ ڈیجیٹل سرکٹ کے ڈیزائن میں، تھرو ہول کا پرجیوی انڈکٹنس طفیلی کیپیسیٹینس سے زیادہ نقصان دہ ہے۔ اس کی پرجیوی سیریز انڈکٹانس بائی پاس کیپسیٹنس کی شراکت کو کمزور کرے گی اور پورے پاور سسٹم کی فلٹرنگ کی تاثیر کو کم کرے گی۔ ہم مندرجہ ذیل تجرباتی فارمولے کا استعمال کرتے ہوئے آسانی سے سوراخ کے قریب ہونے کے طفیلی انڈکٹنس کا حساب لگا سکتے ہیں: L=5.08h [ln (4h/d) +1]

جہاں L سے مراد سوراخ کی انڈکٹنس ہے، H سوراخ کی لمبائی ہے، اور D مرکزی سوراخ کا قطر ہے۔ یہ مساوات سے دیکھا جا سکتا ہے کہ سوراخ کا قطر انڈکٹینس پر بہت کم اثر رکھتا ہے ، جبکہ سوراخ کی لمبائی انڈکٹینس پر سب سے زیادہ اثر انداز ہوتی ہے۔ پھر بھی مذکورہ بالا مثال کا استعمال کرتے ہوئے ، سوراخ سے نکالنے کا حساب اس طرح لگایا جاسکتا ہے:

L=5.08×0.050 [ln (4×0.050/0.010) +1] = 1.015nh اگر سگنل بڑھنے کا وقت 1ns ہے، تو مساوی رکاوٹ کا سائز ہے: XL=πL/T10-90=3.19 ω۔ ہائی فریکوئنسی کرنٹ کی موجودگی میں اس رکاوٹ کو نظر انداز نہیں کیا جا سکتا۔ خاص طور پر ، بائی پاس کیپسیٹر کو سپلائی لیئر کو تشکیل سے جوڑنے کے لیے دو سوراخوں سے گزرنا پڑتا ہے ، اس طرح سوراخ کے پرجیوی انڈکٹانس کو دوگنا کر دیتا ہے۔

تین، سوراخ کا استعمال کیسے کریں

تھرو ہولز کی پرجیوی خصوصیات کے اوپر کے تجزیے کے ذریعے، ہم دیکھ سکتے ہیں کہ تیز رفتار پی سی بی ڈیزائن میں، بظاہر سادہ تھرو ہولز اکثر سرکٹ ڈیزائن پر بہت منفی اثرات لاتے ہیں۔ سوراخ کے پرجیوی اثر کے منفی اثرات کو کم کرنے کے لیے، ہم ڈیزائن میں درج ذیل کام کرنے کی کوشش کر سکتے ہیں:

1. قیمت اور سگنل کے معیار کو مدنظر رکھتے ہوئے، ایک مناسب سوراخ کا سائز منتخب کیا جاتا ہے۔ اگر ضروری ہو تو، مختلف سائز کے سوراخ استعمال کرنے پر غور کریں۔ مثال کے طور پر، پاور یا گراؤنڈ کیبلز کے لیے، رکاوٹ کو کم کرنے کے لیے بڑے سائز کے استعمال پر غور کریں، اور سگنل کی وائرنگ کے لیے، چھوٹے سوراخ استعمال کریں۔ بلاشبہ، جیسے جیسے سوراخ کا سائز کم ہوتا جائے گا، متعلقہ لاگت بڑھ جائے گی۔

2. مذکورہ بالا دو فارمولوں سے پتہ چلتا ہے کہ پتلی پی سی بی بورڈز کا استعمال سوراخ کے دو پرجیوی پیرامیٹرز کو کم کرنے میں مدد کرتا ہے۔

3. پی سی بی بورڈ پر سگنل کی وائرنگ کو جہاں تک ممکن ہو تہوں کو تبدیل نہیں کرنا چاہیے، یعنی جہاں تک ممکن ہو غیر ضروری سوراخوں کا استعمال نہ کریں۔

4. پاور سپلائی اور گراؤنڈ کے پنوں کو قریب ترین سوراخ میں ڈرل کیا جانا چاہئے، اور سوراخ اور پنوں کے درمیان سیسہ جتنا ممکن ہو چھوٹا ہونا چاہئے۔ مساوی انڈکٹنس کو کم کرنے کے لیے متوازی طور پر متعدد سوراخوں پر غور کیا جا سکتا ہے۔

5. سگنل کے لیے قریب ترین لوپ فراہم کرنے کے لیے کچھ زمینی سوراخ سگنل لیئرنگ کے سوراخوں کے قریب رکھے جاتے ہیں۔ یہاں تک کہ آپ پی سی بی پر بہت زیادہ اضافی سوراخ ڈال سکتے ہیں۔ یقینا ، آپ کو اپنے ڈیزائن میں لچکدار ہونے کی ضرورت ہے۔ مذکورہ بالا سوراخ ماڈل ایک ایسی صورتحال ہے جہاں ہر پرت میں پیڈ ہوتے ہیں۔ بعض اوقات ، ہم کچھ تہوں میں پیڈ کو کم یا ختم کر سکتے ہیں۔ خاص طور پر سوراخ کی کثافت بہت بڑی ہے ، یہ تانبے کی پرت میں کٹ آف سرکٹ نالی کی تشکیل کا باعث بن سکتی ہے ، اس طرح کے مسئلے کو حل کرنے کے علاوہ سوراخ کے مقام کو منتقل کرنے کے لیے ، ہم سوراخ پر بھی غور کر سکتے ہیں پیڈ کے سائز کو کم کرنے کے لیے تانبے کی پرت میں۔

6. زیادہ کثافت والے تیز رفتار پی سی بی بورڈز کے لیے، مائیکرو ہولز پر غور کیا جا سکتا ہے۔