طفیلی اہلیت اور Via کا پرجیوی انڈکٹنس

1. کے ذریعے

ویاس ملٹی لیئر پی سی بی کے اہم اجزاء میں سے ایک ہے، اور ڈرلنگ کی لاگت عام طور پر پی سی بی مینوفیکچرنگ کی لاگت کا 30 فیصد سے 40 فیصد 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 رابطے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے۔ دوسرا آلات کی فکسنگ یا پوزیشننگ کے لیے استعمال ہوتا 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۔ بلائنڈ ہولز پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کے اوپر اور نیچے کی سطحوں پر واقع ہوتے ہیں اور سطحی سرکٹ اور بنیادی اندرونی سرکٹ کے درمیان رابطے کے لیے ایک خاص گہرائی رکھتے ہیں۔ سوراخ کی گہرائی عام طور پر ایک خاص تناسب (ایپرچر) سے زیادہ نہیں ہوتی ہے۔ دفن شدہ سوراخ طباعت شدہ سرکٹ بورڈ کی اندرونی تہہ میں واقع کنکشن سوراخوں کا حوالہ دیتے ہیں، جو سرکٹ بورڈ کی سطح تک نہیں پھیلتے ہیں۔ مندرجہ بالا دو قسم کے سوراخ سرکٹ بورڈ کی اندرونی تہہ میں واقع ہیں۔ لیمینیشن سے پہلے، تھرو ہول بنانے کے عمل کو مکمل کرنے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے، اور تھرو ہول کی تشکیل کے دوران کئی اندرونی تہوں کو اوورلیپ کیا جا سکتا ہے۔ تیسری قسم کو تھرو ہول کہا جاتا ہے، جو پورے سرکٹ بورڈ سے گزرتا ہے اور اسے اندرونی انٹرکنکشن کا احساس کرنے یا اجزاء کے لیے بڑھتے ہوئے پوزیشننگ ہول کے طور پر استعمال کیا جا سکتا ہے۔ چونکہ اس عمل میں تھرو ہول کا احساس کرنا آسان ہوتا ہے اور لاگت کم ہوتی ہے، اس لیے زیادہ تر پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ اسے دیگر دو قسم کے ویاس کے بجائے استعمال کرتے ہیں۔ ذیل میں بیان کردہ ویاس، جب تک کہ دوسری صورت میں بیان نہ کیا گیا ہو، کو ویاس سمجھا جاتا ہے۔ ڈیزائن کے نقطہ نظر سے، a via بنیادی طور پر دو حصوں پر مشتمل ہے، ایک درمیان میں ڈرل ہول ہے، اور دوسرا ڈرل ہول کے ارد گرد پیڈ ایریا ہے، جیسا کہ نیچے دی گئی تصویر میں دکھایا گیا ہے۔ ان دو حصوں کا سائز via کے سائز کا تعین کرتا ہے۔ ظاہر ہے، تیز رفتار، ہائی ڈینسٹی پی سی بی ڈیزائن میں، ڈیزائنر ہمیشہ امید کرتا ہے کہ سوراخ جتنا چھوٹا ہو، اتنا ہی بہتر، تاکہ بورڈ پر وائرنگ کی زیادہ جگہ رہ جائے۔ اس کے علاوہ، via سوراخ جتنا چھوٹا ہوگا، خود کی پرجیوی گنجائش بھی اتنی ہی کم ہوگی۔ یہ جتنا چھوٹا ہے، تیز رفتار سرکٹس کے لیے اتنا ہی موزوں ہے۔ تاہم، سوراخ کے سائز میں کمی لاگت میں بھی اضافہ کرتی ہے، اور سوراخ کے سائز کو غیر معینہ مدت تک کم نہیں کیا جا سکتا۔ یہ ڈرلنگ اور چڑھانے کی ٹیکنالوجی سے محدود ہے: سوراخ جتنا چھوٹا ہوگا، ڈرل کرنا اتنا ہی آسان ہوگا سوراخ میں جتنا زیادہ وقت لگے گا، مرکز کی پوزیشن سے ہٹنا اتنا ہی آسان ہوگا۔ اور جب سوراخ کی گہرائی ڈرل شدہ سوراخ کے قطر سے 6 گنا زیادہ ہو جائے، تو یہ یقینی بنانا ناممکن ہے کہ سوراخ کی دیوار کو تانبے سے یکساں طور پر چڑھایا جا سکے۔ مثال کے طور پر، ایک عام 6-پرت والے PCB بورڈ کی موٹائی (تھرو ہول گہرائی) تقریباً 50Mil ہے، لہذا ڈرلنگ کا قطر جو PCB مینوفیکچررز فراہم کر سکتے ہیں 8Mil جتنا چھوٹا ہے۔

دوسرا، کے ذریعے کی پرجیوی گنجائش

سوراخ خود زمین پر ایک طفیلی صلاحیت رکھتا ہے۔ اگر یہ معلوم ہو کہ زمینی تہہ پر الگ تھلگ سوراخ کا قطر D2 ہے، پیڈ کے ذریعے کا قطر D1 ہے، پی سی بی بورڈ کی موٹائی T ہے، اور بورڈ سبسٹریٹ کا ڈائی الیکٹرک کنسٹنٹ ε ہے، طفیلی کیپیسیٹینس کے ذریعے سوراخ تقریباً ہے: C=1.41εTD1/(D2-D1) سرکٹ پر سوراخ کے طفیلی کیپسیٹنس کا بنیادی اثر سگنل کے عروج کے وقت کو طول دینا اور کم کرنا ہے۔ سرکٹ کی رفتار. مثال کے طور پر، 50Mil کی موٹائی والے PCB بورڈ کے لیے، اگر 10Mil کے اندرونی قطر کے ساتھ ایک سوراخ کے ذریعے اور 20Mil کے پیڈ کا قطر استعمال کیا جاتا ہے، اور پیڈ اور زمینی تانبے کے رقبے کے درمیان فاصلہ 32Mil ہے، پھر ہم اوپر والے فارمولے کے ذریعے سوراخ کا تخمینہ لگا سکتے ہیں طفیلی کیپیسیٹینس تقریباً ہے: C=1.41x4.4x0۔{30 }}50x0.020/(0.032-0.020)=0.517pF، اور گنجائش کے اس حصے کی وجہ سے بڑھنے کے وقت کی تبدیلی 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 کے طفیلی کیپیسیٹینس کی وجہ سے بڑھتی ہوئی تاخیر کو کم کرنے کا اثر واضح نہیں ہے، اگر پرتوں کے درمیان سوئچ کرنے کے لیے وائرنگ میں وائرنگ کو متعدد بار استعمال کیا جاتا ہے، تب بھی ڈیزائنر کو اس کی ضرورت ہوتی ہے۔ احتیاط سے غور کریں.

3. ویاس کی پرجیوی انڈکٹنس

اسی طرح، سوراخ میں طفیلی انڈکٹینس کے ساتھ ساتھ پرجیوی کیپیسیٹینس بھی ہے۔ تیز رفتار ڈیجیٹل سرکٹس کے ڈیزائن میں، ہول کے طفیلی 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۔ ویا کے تقریباً طفیلی انڈکٹنس کا حساب لگانے کے لیے ہم درج ذیل فارمولے کا استعمال کر سکتے ہیں: () - پی سی بی ڈیزائن گائیڈ لائنز - ویاس کے بارے میں جہاں L سے مراد ویا کی انڈکٹنس ہے، ایچ ویا کی لمبائی ہے، اور ڈی کا قطر ہے۔ مرکز میں سوراخ کیا گیا۔ اس فارمولے سے دیکھا جا سکتا ہے کہ via سوراخ کے قطر کا انڈکٹنس پر بہت کم اثر ہوتا ہے، لیکن via سوراخ کی لمبائی انڈکٹینس پر بہت زیادہ اثر انداز ہوتی ہے۔ اب بھی اوپر کی مثال کا استعمال کرتے ہوئے، via کے انڈکٹنس کا حساب اس طرح لگایا جا سکتا ہے: L=5۔{5}}8x0۔{10}}50[ln(4x0.050/0.010) 1]=1.015nH اگر سگنل کا عروج کا وقت 1ns ہے، تو اس کا مساوی رکاوٹ ہے: XL=πL/T10-90=3.19Ω۔ اس طرح کی رکاوٹ کو مزید نظر انداز نہیں کیا جا سکتا جب وہاں سے ایک اعلی تعدد کرنٹ گزر رہا ہو۔ خاص طور پر، یہ واضح رہے کہ بائی پاس کیپیسیٹر کو پاور لیئر اور گراؤنڈ لیئر کو جوڑنے کے دوران دو ویاس سے گزرنے کی ضرورت ہوتی ہے، تاکہ ویاس کا پرجیوی انڈکٹنس دوگنا ہوجائے۔ 4. ہائی اسپیڈ پی سی بی میں ویا ڈیزائن ویاس کی طفیلی 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۔ اثر

ویاس کے پرجیوی اثرات سے آنے والے منفی اثرات کو کم کرنے کے لیے، ہم ڈیزائن میں اپنی پوری کوشش کر سکتے ہیں:

1. لاگت اور سگنل کے معیار دونوں کو مدنظر رکھتے ہوئے، سوراخ کے سائز کے ذریعے ایک معقول انتخاب کریں۔ مثال کے طور پر، میموری ماڈیول PCB ڈیزائن کی 6-10 تہوں کے لیے، 10/20Mil (ڈرلنگ/پیڈ) ویاس استعمال کرنا بہتر ہے۔ کچھ اعلی کثافت اور چھوٹے سائز کے بورڈز کے لیے، آپ 8/18Mil vias استعمال کرنے کی کوشش بھی کر سکتے ہیں۔ سوراخ. موجودہ تکنیکی حالات میں، چھوٹے سائز کے ویاس کا استعمال مشکل ہے۔ پاور یا گراؤنڈ ویاس کے لیے، رکاوٹ کو کم کرنے کے لیے بڑے سائز کے استعمال پر غور کریں۔

2. اوپر بحث کیے گئے دو فارمولوں سے، یہ نتیجہ اخذ کیا جا سکتا ہے کہ ایک پتلا پی سی بی بورڈ کا استعمال via کے دو پرجیوی پیرامیٹرز کو کم کرنے کے لیے فائدہ مند ہے۔

3. کوشش کریں کہ PCB پر سگنل ٹریس کی تہہ کو تبدیل نہ کریں، یعنی غیر ضروری ویاس استعمال کرنے کی کوشش نہ کریں۔

4. پاور سپلائی کے پنوں اور گراؤنڈ کو قریبی سوراخوں کے ذریعے ڈرل کیا جانا چاہیے۔ ویا ہولز اور پنوں کے درمیان لیڈز جتنی چھوٹی ہوں گی، اتنا ہی بہتر، کیونکہ وہ انڈکٹنس کو بڑھا دیں گے۔ ایک ہی وقت میں، رکاوٹ کو کم کرنے کے لیے طاقت اور زمین کی لیڈز کو زیادہ سے زیادہ موٹا ہونا چاہیے۔

5. کچھ گراؤنڈ ویاس کو ویاس کے قریب رکھیں جہاں سگنل کو ایک قریبی لوپ فراہم کرنے کے لیے سگنل تہوں کو تبدیل کرتا ہے۔ پی سی بی پر بڑی تعداد میں بے کار گراؤنڈ ویاس لگانا بھی ممکن ہے۔ بلاشبہ، ڈیزائن میں لچک کی ضرورت ہے. اوپر زیر بحث ماڈل کے ذریعے وہ معاملہ ہے جہاں ہر پرت میں ایک پیڈ ہوتا ہے، اور بعض اوقات، ہم کچھ پرتوں کے پیڈ کو کم یا ہٹا بھی سکتے ہیں۔ خاص طور پر سوراخ کی کثافت کے ذریعے بہت بڑے ہونے کی صورت میں، یہ ایک ٹوٹی ہوئی سلاٹ کا سبب بن سکتا ہے جو تانبے کی تہہ پر 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۔