মাধ্যমে হল মাল্টি-লেয়ার PCB-এর অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ উপাদান এবং ড্রিলিং খরচ সাধারণত PCB বোর্ডের খরচের 30% থেকে 40% হয়ে থাকে। সহজ কথায়, PCB-এর প্রতিটি ছিদ্রকে একটি মাধ্যমে বলা যেতে পারে।
এর মাধ্যমে মৌলিক ধারণা:
ফাংশনের দৃষ্টিকোণ থেকে, মাধ্যমেকে দুটি ভাগে ভাগ করা যায়: একটি স্তরগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ হিসাবে ব্যবহৃত হয় এবং অন্যটি ডিভাইসের ফিক্সিং বা অবস্থান হিসাবে ব্যবহৃত হয়। যদি প্রক্রিয়া থেকে, এই গর্তগুলিকে সাধারণত তিনটি বিভাগে বিভক্ত করা হয়, যথা অন্ধ গর্ত, চাপা গর্ত এবং গর্তের মাধ্যমে।
ব্লাইন্ড হোলগুলি মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডের উপরের এবং নীচের পৃষ্ঠে অবস্থিত এবং পৃষ্ঠের সার্কিট এবং নীচের অভ্যন্তরীণ সার্কিটের সংযোগের জন্য একটি নির্দিষ্ট গভীরতা রয়েছে এবং গর্তগুলির গভীরতা সাধারণত একটি নির্দিষ্ট অনুপাত (অ্যাপারচার) অতিক্রম করে না।
সমাহিত গর্তটি মুদ্রিত সার্কিট বোর্ডের ভিতরের স্তরে অবস্থিত সংযোগ গর্তকে বোঝায়, যা বোর্ডের পৃষ্ঠ পর্যন্ত প্রসারিত হয় না। উপরের দুই ধরনের ছিদ্র সার্কিট বোর্ডের ভিতরের স্তরে অবস্থিত, যা ল্যামিনেশনের আগে থ্রু হোল মোল্ডিং প্রক্রিয়ার মাধ্যমে সম্পন্ন হয় এবং থ্রু হোল গঠনের সময় বেশ কিছু অভ্যন্তরীণ স্তর ওভারল্যাপ করা হতে পারে।
তৃতীয় প্রকারকে থ্রু-হোল বলা হয়, যা পুরো সার্কিট বোর্ডের মধ্য দিয়ে যায় এবং অভ্যন্তরীণ আন্তঃসংযোগ অর্জন করতে বা উপাদানগুলির জন্য ইনস্টলেশন পজিশনিং হোল হিসাবে ব্যবহার করা যেতে পারে। যেহেতু গর্তের মাধ্যমে প্রক্রিয়াটি অর্জন করা সহজ এবং খরচ কম, তাই বেশিরভাগ মুদ্রিত সার্কিট বোর্ড এটি ব্যবহার করে, অন্য দুটি গর্তের মাধ্যমে নয়। নিম্নলিখিত গর্ত, বিশেষ নির্দেশ ছাড়া, গর্ত মাধ্যমে হিসাবে বিবেচনা করা হয়.
ডিজাইনের দৃষ্টিকোণ থেকে, একটি ভিয়া প্রধানত দুটি অংশ নিয়ে গঠিত, একটি ড্রিলিং গর্তের মাঝখানে এবং অন্যটি ড্রিলিং গর্তের চারপাশে ওয়েল্ডিং প্যাড এলাকা। এই দুটি অংশের আকার via এর আকার নির্ধারণ করে।
স্পষ্টতই, হাই-স্পিড, হাই-ডেনসিটি পিসিবি ডিজাইনে, ডিজাইনাররা সবসময় গর্তটি যতটা সম্ভব ছোট চান, যাতে আরও বেশি তারের জায়গা ছেড়ে দেওয়া যায়, উপরন্তু, এর মাধ্যমে ছোট, এর নিজস্ব পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স ছোট, আরও উপযুক্ত উচ্চ গতির সার্কিটের জন্য।
যাইহোক, মাধ্যমের আকার হ্রাস করা খরচও বৃদ্ধি নিয়ে আসে এবং গর্তের আকার অনির্দিষ্টকালের জন্য হ্রাস করা যায় না, এটি ড্রিলিং এবং ইলেক্ট্রোপ্লেটিং প্রযুক্তি দ্বারা সীমাবদ্ধ: গর্ত যত ছোট হবে, ড্রিলিং তত বেশি সময় নেয়, তত সহজ কেন্দ্র থেকে বিচ্যুত হয়; যখন গর্তের গভীরতা গর্তের ব্যাসের 6 গুণের বেশি হয়, তখন এটি নিশ্চিত করা অসম্ভব যে গর্তের প্রাচীরটি তামা দিয়ে সমানভাবে প্রলেপ দেওয়া যায়।
উদাহরণস্বরূপ, যদি একটি সাধারণ 6-স্তর PCB বোর্ডের পুরুত্ব (গর্ত গভীরতার মাধ্যমে) 50Mil হয়, তাহলে PCB নির্মাতারা স্বাভাবিক অবস্থায় যে ন্যূনতম ড্রিলিং ব্যাস সরবরাহ করতে পারে তা শুধুমাত্র 8Mil হতে পারে। লেজার ড্রিলিং প্রযুক্তির বিকাশের সাথে, ড্রিলিং এর আকারও ছোট এবং ছোট হতে পারে, এবং গর্তের ব্যাস সাধারণত 6Mils এর চেয়ে কম বা সমান হয়, আমরা মাইক্রোহোল বলে থাকি।
মাইক্রোহোলগুলি প্রায়শই HDI (উচ্চ ঘনত্বের আন্তঃসংযোগ কাঠামো) ডিজাইনে ব্যবহৃত হয় এবং মাইক্রোহোল প্রযুক্তি প্যাডের উপর সরাসরি ছিদ্র করার অনুমতি দেয়, যা সার্কিটের কার্যকারিতাকে ব্যাপকভাবে উন্নত করে এবং তারের স্থান সংরক্ষণ করে। এর মাধ্যমে ট্রান্সমিশন লাইনে প্রতিবন্ধকতা বিচ্ছিন্নতার একটি ব্রেকপয়েন্ট হিসাবে প্রদর্শিত হয়, যার ফলে সংকেতের প্রতিফলন ঘটে। সাধারণত, গর্তের সমতুল্য প্রতিবন্ধকতা ট্রান্সমিশন লাইনের তুলনায় প্রায় 12% কম, উদাহরণস্বরূপ, একটি 50 ওহম ট্রান্সমিশন লাইনের প্রতিবন্ধকতা 6 ওহম দ্বারা হ্রাস পাবে যখন এটি গর্তের মধ্য দিয়ে যাবে (বিশেষ করে এবং মাধ্যমের আকার, প্লেটের বেধও সম্পর্কিত, পরম হ্রাস নয়)।
যাইহোক, এর মাধ্যমে প্রতিবন্ধকতা বিচ্ছিন্নতার কারণে সৃষ্ট প্রতিফলন আসলে খুব ছোট, এবং এর প্রতিফলন সহগ হল:
(44-50)/(44 + 50) = 0.06
এর মাধ্যমে উদ্ভূত সমস্যাগুলি পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স এবং ইন্ডাকট্যান্সের প্রভাবের উপর বেশি কেন্দ্রীভূত।
Via এর পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স এবং ইনডাক্ট্যান্স
এর মাধ্যমে নিজেই একটি পরজীবী বিপথগামী ক্যাপাসিট্যান্স আছে। পাড়া স্তরে সোল্ডার রেজিস্ট্যান্স জোনের ব্যাস যদি D2 হয়, সোল্ডার প্যাডের ব্যাস হয় D1, PCB বোর্ডের পুরুত্ব T হয় এবং সাবস্ট্রেটের অস্তরক ধ্রুবক ε হয়, থ্রু হোলের পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স প্রায় হয়:
C=1.41εTD1/(D2-D1)
সার্কিটে পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের প্রধান প্রভাব হল সিগন্যালের উত্থানের সময়কে দীর্ঘায়িত করা এবং সার্কিটের গতি কমানো।
উদাহরণস্বরূপ, 50Mil এর পুরুত্বের PCB-এর জন্য, যদি via প্যাডের ব্যাস 20Mil হয় (ড্রিলিং হোলের ব্যাস 10Mil) এবং সোল্ডার রেজিস্ট্যান্স জোনের ব্যাস 40Mil হয়, তাহলে আমরা পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের আনুমানিক পরিমাপ করতে পারি। উপরের সূত্র দ্বারা মাধ্যমে:
C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF
ক্যাপাসিট্যান্সের এই অংশ দ্বারা সৃষ্ট বৃদ্ধির সময় পরিবর্তনের পরিমাণ মোটামুটি:
T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps
এই মানগুলি থেকে দেখা যায় যে যদিও একটি একক মাধ্যমের পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের কারণে উত্থান বিলম্বের উপযোগিতা খুব স্পষ্ট নয়, তবে স্তরগুলির মধ্যে পরিবর্তন করার জন্য লাইনে কয়েকবার যদি ভিয়া ব্যবহার করা হয় তবে একাধিক গর্ত ব্যবহার করা হবে, এবং নকশা সাবধানে বিবেচনা করা উচিত. প্রকৃত নকশায়, গর্ত এবং তামার অংশের (অ্যান্টি-প্যাড) মধ্যে দূরত্ব বাড়িয়ে বা প্যাডের ব্যাস কমিয়ে পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স কমানো যেতে পারে।
উচ্চ-গতির ডিজিটাল সার্কিটগুলির নকশায়, পরজীবী আবেশের কারণে সৃষ্ট ক্ষতি প্রায়শই পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্সের প্রভাবের চেয়ে বেশি হয়। এর পরজীবী সিরিজ ইন্ডাকট্যান্স বাইপাস ক্যাপাসিটরের অবদানকে দুর্বল করবে এবং পুরো পাওয়ার সিস্টেমের ফিল্টারিং কার্যকারিতাকে দুর্বল করবে।
একটি থ্রু-হোল আনুমানিকতার পরজীবী আবেশ গণনা করার জন্য আমরা নিম্নলিখিত অভিজ্ঞতামূলক সূত্রটি ব্যবহার করতে পারি:
L=5.08h[ln(4h/d)+1]
যেখানে L দ্বারা বোঝায় via এর দৈর্ঘ্য, h হল মাধ্যমের দৈর্ঘ্য এবং d হল কেন্দ্রীয় গর্তের ব্যাস। সূত্র থেকে দেখা যায় যে মাধ্যমের ব্যাস আবেশের উপর সামান্য প্রভাব ফেলে, যখন মাধ্যমের দৈর্ঘ্য আবেশের উপর সর্বাধিক প্রভাব ফেলে। এখনও উপরের উদাহরণটি ব্যবহার করে, গর্তের বাইরের ইন্ডাকট্যান্স হিসাবে গণনা করা যেতে পারে:
L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH
যদি সংকেতের উত্থানের সময় 1ns হয়, তাহলে এর সমতুল্য প্রতিবন্ধকতা আকার হল:
XL=πL/T10-90=3.19Ω
উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি কারেন্টের মাধ্যমে এই ধরনের প্রতিবন্ধকতা উপেক্ষা করা যায় না, বিশেষত, মনে রাখবেন যে বাইপাস ক্যাপাসিটরকে পাওয়ার স্তর এবং গঠনের সাথে সংযোগ করার সময় দুটি গর্তের মধ্য দিয়ে যেতে হবে, যাতে গর্তের পরজীবী আবেশ বহুগুণ হবে।
কিভাবে মাধ্যমে ব্যবহার করবেন?
গর্তের পরজীবী বৈশিষ্ট্যগুলির উপরোক্ত বিশ্লেষণের মাধ্যমে, আমরা দেখতে পারি যে উচ্চ-গতির PCB ডিজাইনে, আপাতদৃষ্টিতে সাধারণ গর্তগুলি প্রায়শই সার্কিটের ডিজাইনে দুর্দান্ত নেতিবাচক প্রভাব নিয়ে আসে। গর্তের পরজীবী প্রভাব দ্বারা সৃষ্ট প্রতিকূল প্রভাব হ্রাস করার জন্য, নকশা যতটা সম্ভব হতে পারে:
খরচ এবং সংকেত মানের দুটি দিক থেকে, মাধ্যমে আকারের একটি যুক্তিসঙ্গত আকার চয়ন করুন। প্রয়োজনে, আপনি বিভিন্ন আকারের ভায়া ব্যবহার করার কথা বিবেচনা করতে পারেন, যেমন পাওয়ার সাপ্লাই বা গ্রাউন্ড তারের গর্তের জন্য, আপনি প্রতিবন্ধকতা কমাতে বড় আকার ব্যবহার করার কথা বিবেচনা করতে পারেন এবং সিগন্যাল তারের জন্য, আপনি একটি ছোট মাধ্যমে ব্যবহার করতে পারেন। অবশ্যই, মাধ্যমের আকার হ্রাসের সাথে সাথে সংশ্লিষ্ট খরচও বাড়বে
উপরে আলোচিত দুটি সূত্র থেকে এই উপসংহারে পৌঁছানো যেতে পারে যে একটি পাতলা পিসিবি বোর্ডের ব্যবহার দুটি পরজীবী পরামিতি হ্রাস করার জন্য সহায়ক।
PCB বোর্ডের সিগন্যাল ওয়্যারিং যতদূর সম্ভব পরিবর্তন করা উচিত নয়, অর্থাৎ অপ্রয়োজনীয় ভায়া ব্যবহার না করার চেষ্টা করুন।
ভায়াস অবশ্যই পাওয়ার সাপ্লাইয়ের পিন এবং মাটিতে ড্রিল করতে হবে। পিন এবং ভিয়াসের মধ্যে সীসা যত কম হবে, তত ভাল। সমতুল্য আবেশ কমাতে সমান্তরালে একাধিক গর্ত ড্রিল করা যেতে পারে।
সিগন্যালের জন্য নিকটতম লুপ প্রদান করতে সিগন্যাল পরিবর্তনের থ্রু-হোলের কাছে কিছু গ্রাউন্ডেড থ্রু-হোল রাখুন। এমনকি আপনি PCB বোর্ডে কিছু অতিরিক্ত স্থল গর্ত রাখতে পারেন।
উচ্চ ঘনত্ব সহ উচ্চ গতির পিসিবি বোর্ডগুলির জন্য, আপনি মাইক্রো-হোল ব্যবহার করে বিবেচনা করতে পারেন।