PCB တွင် တစ်ဆင့်ချင်း မည်သို့အသုံးပြုရမည်နည်း။

၎င်းမှတဆင့်သည် multi-layer PCB ၏အရေးကြီးသောအစိတ်အပိုင်းများထဲမှတစ်ခုဖြစ်ပြီးတူးဖော်ခြင်းကုန်ကျစရိတ်သည်များသောအားဖြင့် PCB board ကုန်ကျစရိတ်၏ 30% မှ 40% အထိရှိသည်။ ရိုးရိုးရှင်းရှင်းပြောရလျှင် PCB ပေါ်ရှိ အပေါက်တိုင်းကို ဆင့်ဟုခေါ်နိုင်သည်။

asva (၁)

ဆင့်ဆင့်၏အခြေခံသဘောတရား

လုပ်ဆောင်ချက်၏ရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် တစ်ဆင့်အား အမျိုးအစားနှစ်မျိုးအဖြစ် ခွဲခြားနိုင်သည်- တစ်မျိုးကို အလွှာများကြားရှိ လျှပ်စစ်ချိတ်ဆက်မှုအဖြစ် အသုံးပြုကာ အခြားတစ်ခုကို စက်ပစ္စည်း၏ ပြင်ဆင်ခြင်း သို့မဟုတ် နေရာချထားခြင်းအဖြစ် အသုံးပြုသည်။ လုပ်ငန်းစဉ်အရဆိုလျှင် ဤအပေါက်များကို ယေဘူယျအားဖြင့် အမျိုးအစားသုံးမျိုး ခွဲခြားထားပြီး မျက်မမြင်အပေါက်များ၊ မြှုပ်နှံထားသောအပေါက်များနှင့် အပေါက်များမှတဆင့် အမျိုးအစားခွဲထားသည်။

Blind hole များသည် printed circuit board ၏ အပေါ်နှင့် အောက် မျက်နှာပြင်များပေါ်တွင် တည်ရှိပြီး မျက်နှာပြင် ဆားကစ်နှင့် အောက်ရှိ အတွင်းဆားကစ် ဆက်သွယ်မှုအတွက် တိကျသော အတိမ်အနက်တစ်ခု ရှိပြီး အပေါက်များ၏ အတိမ်အနက်သည် အများအားဖြင့် သတ်မှတ်ထားသော အချိုး (အလင်းဝင်ပေါက်) ထက် မကျော်လွန်ပါ။

မြှုပ်ထားသောအပေါက်သည် ပုံနှိပ်ဆားကစ်ဘုတ်၏ အတွင်းအလွှာတွင်ရှိသော ချိတ်ဆက်မှုအပေါက်ကို ရည်ညွှန်းသည်၊ ၎င်းသည် ဘုတ်၏မျက်နှာပြင်အထိမချဲ့ပါ။ အထက်ဖော်ပြပါ အပေါက် နှစ်မျိုးသည် ပျဉ်မကပ်မီ အပေါက်ပုံသွင်းခြင်း လုပ်ငန်းစဉ်ဖြင့် ပြီးမြောက်သည့် ဆားကစ်ဘုတ်၏ အတွင်းအလွှာတွင် တည်ရှိပြီး အတွင်းအလွှာများစွာကို အပေါက်ဖွဲ့စည်းစဉ်အတွင်း ထပ်နေနိုင်သည်။

တတိယအမျိုးအစားကို circuit board တစ်ခုလုံးကိုဖြတ်သန်းပြီး အတွင်းပိုင်းချိတ်ဆက်မှုရရှိရန် သို့မဟုတ် အစိတ်အပိုင်းများအတွက် တပ်ဆင်နေရာချထားခြင်းအပေါက်များအဖြစ် အသုံးပြုနိုင်သည်။ အပေါက်ဖောက်ခြင်းသည် လုပ်ငန်းစဉ်တွင်ရရှိရန်ပိုမိုလွယ်ကူပြီး ကုန်ကျစရိတ်နည်းပါးသောကြောင့်၊ ပုံနှိပ်ဆားကစ်ဘုတ်အများစုသည် အခြားအပေါက်နှစ်ခုထက်စာလျှင် ၎င်းကိုအသုံးပြုကြသည်။ အထူးညွှန်ကြားချက်မပါဘဲ အောက်ပါအပေါက်များကို အပေါက်များအဖြစ် သတ်မှတ်သည်။

asva (၂)

ဒီဇိုင်းရှုထောင့်မှကြည့်လျှင် တစ်ဆင့်သည် အဓိကအားဖြင့် အပိုင်းနှစ်ပိုင်းဖြင့် ဖွဲ့စည်းထားပြီး၊ တစ်ခုသည် တူးဖော်သည့်အပေါက်၏အလယ်၊ နောက်တစ်ခုသည် တူးဖော်အပေါက်တစ်ဝိုက်ရှိ ဂဟေဆော်သည့်နေရာဖြစ်သည်။ ဤအပိုင်းနှစ်ပိုင်း၏အရွယ်အစားသည် တစ်ဆင့်ခံအရွယ်အစားကို ဆုံးဖြတ်သည်။

ထင်ရှားသည်မှာ၊ မြန်နှုန်းမြင့်၊ သိပ်သည်းဆမြင့်မားသော PCB ဒီဇိုင်းတွင်၊ ဒီဇိုင်နာများသည် အပေါက်ကို တတ်နိုင်သမျှ သေးငယ်စေလိုသောကြောင့် ဝိုင်ယာကြိုးနေရာ ပိုချန်ထားနိုင်စေကာ၊ ထို့အပြင် မှတဆင့် သေးငယ်လေ၊ ၎င်း၏ကိုယ်ပိုင် parasitic capacitance သည် သေးငယ်သည်၊ ပိုသင့်လျော်ပါသည်။ မြန်နှုန်းမြင့် ဆားကစ်များအတွက်။

သို့သော်လည်း အရွယ်အစားအားဖြင့် လျှော့ချခြင်းသည် ကုန်ကျစရိတ်များ တိုးလာကာ အပေါက်၏ အရွယ်အစားကို အကန့်အသတ်မရှိ လျှော့ချနိုင်သော်လည်း ၎င်းကို တူးဖော်ခြင်းနှင့် လျှပ်စစ်ပလပ်စတစ်နည်းပညာဖြင့် ကန့်သတ်ထားသည်- အပေါက်ငယ်လေ၊ တူးဖော်ရန် ကြာလေလေ ပိုလွယ်လေဖြစ်သည်။ ဗဟိုမှ သွေဖည်ခြင်း၊ အပေါက်၏အတိမ်အနက်သည်အပေါက်၏အချင်း 6 ဆထက်ပိုသောအခါ၊ အပေါက်နံရံအား ကြေးနီဖြင့် ညီညီစွာချပေးနိုင်ကြောင်းသေချာစေရန်မဖြစ်နိုင်ပါ။

ဥပမာအားဖြင့်၊ ပုံမှန် 6-layer PCB board ၏အထူ (အပေါက်အနက်မှ) သည် 50Mil ဖြစ်ပါက၊ ပုံမှန်အခြေအနေများအောက်တွင် PCB ထုတ်လုပ်သူများပေးနိုင်သည့် အနိမ့်ဆုံးတူးဖော်မှုအတိုင်းအတာသည် 8Mil သာရောက်ရှိနိုင်သည်။ လေဆာတူးဖော်ခြင်းနည်းပညာ ဖွံ့ဖြိုးတိုးတက်လာသောအခါ တူးဖော်မှု၏အရွယ်အစားသည်လည်း သေးငယ်ပြီး သေးငယ်နိုင်ကာ အပေါက်၏အချင်းသည် ယေဘူယျအားဖြင့် 6Mils ထက်နည်းသော သို့မဟုတ် ညီမျှသောကြောင့် ကျွန်ုပ်တို့အား microholes ဟုခေါ်သည်။

မိုက်ခရိုအပေါက်များကို HDI (high density interconnect structure) ဒီဇိုင်းတွင် အသုံးပြုလေ့ရှိပြီး microhole နည်းပညာသည် ဆားကစ်စွမ်းဆောင်ရည်ကို များစွာတိုးတက်ကောင်းမွန်စေပြီး ဝိုင်ယာကြိုးနေရာကို သက်သာစေသည့် pad ပေါ်ရှိ အပေါက်အား မိုက်ခရိုအပေါက်နည်းပညာဖြင့် တိုက်ရိုက်တူးနိုင်စေပါသည်။ ထိုမှတစ်ဆင့် ဂီယာလိုင်းပေါ်ရှိ impedance discontinuity ၏ breakpoint အဖြစ် ပေါ်လာပြီး signal ၏ ရောင်ပြန်ဟပ်မှုကို ဖြစ်စေသည်။ ယေဘုယျအားဖြင့်၊ အပေါက်၏ညီမျှသော impedance သည် transmission line ထက် 12% ခန့်နိမ့်သည်၊ ဥပမာ၊ 50 ohms ဂီယာလိုင်း၏ impedance သည် hole မှတဆင့် 6 ohms လျော့သွားလိမ့်မည် (အတိအကျအားဖြင့်၊ မှတဆင့်အရွယ်အစား၊ ပန်းကန်ပြားအထူသည် လုံးဝလျော့ချခြင်းမဟုတ်ပါ)။

သို့သော်လည်း၊ impedance discontinuity ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော ရောင်ပြန်ဟပ်မှုသည် အမှန်တကယ် အလွန်သေးငယ်ပြီး၊ ၎င်း၏ ရောင်ပြန်ဟပ်မှု ကိန်းဂဏန်းသည်သာ ဖြစ်သည်-

(၄၄-၅၀)/(၄၄+၅၀) = ၀.၀၆

လမ်းကြောင်းမှ ဖြစ်ပေါ်လာသော ပြဿနာများသည် ကပ်ပါးစွမ်းရည်နှင့် လျှပ်ကူးပစ္စည်း၏ သက်ရောက်မှုများအပေါ်တွင် ပိုမိုအာရုံစိုက်ကြသည်။

Parasitic capacitance နှင့် Inductance မှတဆင့်

၎င်းမှတဆင့် သူ့အလိုလို၌ ကပ်ပါးသွေ့ခြောက်သောစွမ်းရည်ရှိသည်။ ချထားသောအလွှာရှိဂဟေခုခံဇုန်၏အချင်းသည် D2 ဖြစ်ပါက၊ ဂဟေပြား၏အချင်းသည် D1၊ PCB ဘုတ်၏အထူမှာ T ဖြစ်ပြီး၊ အလွှာ၏ dielectric constant သည် ε၊ ဖောက်ပေါက်၏ကပ်ပါးစွမ်းရည်၊ ခန့်မှန်းခြေအားဖြင့်-
C=1.41εTD1/(D2-D1)
circuit ပေါ်ရှိ parasitic capacitance ၏အဓိကအကျိုးသက်ရောက်မှုသည် signal ၏မြင့်တက်ချိန်ကိုကြာရှည်စေရန်နှင့် circuit ၏အရှိန်ကိုလျှော့ချရန်ဖြစ်သည်။

ဥပမာအားဖြင့်၊ အထူ 50Mil ရှိသော PCB အတွက်၊ pad ၏အချင်းသည် 20Mil (တူးဖော်သည့်အပေါက်၏အချင်းသည် 10Mils) နှင့်ဂဟေခုခံဇုန်၏အချင်းသည် 40Mil ဖြစ်ပါက၊ ကျွန်ုပ်တို့သည် ကပ်ပါးစွမ်းရည်ကို ခန့်မှန်းနိုင်ပါသည်။ အထက်ပါပုံသေနည်းအားဖြင့် တစ်ဆင့်

C=1.41x4.4x0.050x0.020/(0.040-0.020)=0.31pF

capacitance ၏ ဤအစိတ်အပိုင်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော မြင့်တက်ချိန်ပြောင်းလဲမှု ပမာဏသည် အကြမ်းဖျင်းဖြစ်သည်-

T10-90=2.2C(Z0/2)=2.2x0.31x(50/2)=17.05ps

ထိုတန်ဖိုးများမှ တစ်ဆင့် ကပ်ပါးတစ်ခု၏ ကပ်ပါးစွမ်းရည်ကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော မြင့်တက်လာမှုနှောင့်နှေးမှု၏ အသုံးဝင်ပုံမှာ ထင်ရှားစွာမသိသာသော်လည်း အဆိုပါဆင့်အား အလွှာများကြားတွင် ပြောင်းရန် မျဉ်းအတွင်း အကြိမ်ပေါင်းများစွာ အသုံးပြုပါက၊ အပေါက်များစွာကို အသုံးပြုမည်၊ ဒီဇိုင်းကို သေချာစဉ်းစားသင့်ပါတယ်။ လက်တွေ့ဒီဇိုင်းတွင်၊ အပေါက်နှင့်ကြေးနီဧရိယာ (Anti-pad) အကြားအကွာအဝေးကိုတိုးမြှင့်ခြင်း သို့မဟုတ် pad ၏အချင်းကိုလျှော့ချခြင်းဖြင့် parasitic capacitance ကိုလျှော့ချနိုင်သည်။

asva (၃)

မြန်နှုန်းမြင့် ဒစ်ဂျစ်တယ်ဆားကစ်များ၏ ဒီဇိုင်းတွင်၊ ကပ်ပါးလျှပ်ကူးနိုင်စွမ်းကြောင့် ဖြစ်ပေါ်လာသော အန္တရာယ်သည် ကပ်ပါးစွမ်းရည်၏ လွှမ်းမိုးမှုထက် မကြာခဏ ကြီးမားသည်။ ၎င်း၏ parasitic series inductance သည် bypass capacitor ၏ပံ့ပိုးမှုကိုအားနည်းစေပြီး power system တစ်ခုလုံး၏ filtering ထိရောက်မှုကိုအားနည်းစေသည်။

အနီးစပ်ဆုံး အပေါက်တစ်ခု၏ ကပ်ပါး inductance ကို ရိုးရိုးရှင်းရှင်း တွက်ချက်ရန် အောက်ပါ empirical formula ကို အသုံးပြုနိုင်ပါသည်။

L=5.08h[ln(4h/d)+1]

L သည် via inductance ကိုရည်ညွှန်းသည့်နေရာတွင် h သည် via ၏အရှည်ဖြစ်ပြီး d သည်ဗဟိုအပေါက်၏အချင်းဖြစ်သည်။ ဆင့်၏အချင်းသည် inductance ပေါ်တွင် အနည်းငယ်သာ သြဇာသက်ရောက်မှုရှိကြောင်း ဖော်မြူလာမှ ရှုမြင်နိုင်သည်၊ ထိုမှတဆင့် အလျားသည် inductance ပေါ်တွင် အကြီးမားဆုံးလွှမ်းမိုးမှုရှိသည်။ အထက်ဖော်ပြပါ ဥပမာကို အသုံးပြုနေဆဲ၊ out-of-hole inductance ကို အောက်ပါအတိုင်း တွက်ချက်နိုင်ပါသည်။

L=5.08x0.050[ln(4x0.050/0.010)+1]=1.015nH

signal ၏မြင့်တက်ချိန်သည် 1ns ဖြစ်ပါက ၎င်း၏ညီမျှသော impedance အရွယ်အစားမှာ-

XL=πL/T10-90=3.19Ω

အထူးသဖြင့်၊ bypass capacitor သည် power layer နှင့် formation ကို ချိတ်ဆက်ရာတွင် အပေါက်နှစ်ခုကို ဖြတ်၍ ဖြတ်သွားသော ကြိမ်နှုန်းမြင့် လျှပ်စီးကြောင်း၏ရှေ့မှောက်တွင် ထိုသို့သော impedance ကို လျစ်လျူမရှုနိုင်ပါ၊ သို့မှသာ hole ၏ parasitic inductance တိုးပွားလာမည်ဖြစ်သည်။

မှတဆင့်ဘယ်လိုသုံးရမလဲ။

အပေါက်၏ကပ်ပါးဝိသေသလက္ခဏာများကို အထက်ဖော်ပြပါ ခွဲခြမ်းစိတ်ဖြာခြင်းအားဖြင့်၊ မြန်နှုန်းမြင့် PCB ဒီဇိုင်းတွင်၊ ရိုးရိုးဟုထင်ရသော အပေါက်များသည် circuit ဒီဇိုင်းအတွက် ကြီးစွာသော ဆိုးကျိုးများကို ဆောင်ကြဉ်းလာတတ်သည်ကို ကျွန်ုပ်တို့ တွေ့နိုင်ပါသည်။ အပေါက်၏ကပ်ပါးသက်ရောက်မှုကြောင့်ဖြစ်ပေါ်လာသောဆိုးကျိုးများကိုလျှော့ချရန်အတွက်ဒီဇိုင်းကိုတတ်နိုင်သမျှပြုလုပ်နိုင်သည်။

asva (၄)၊

ကုန်ကျစရိတ်နှင့် အချက်ပြအရည်အသွေး၏ ရှုထောင့်နှစ်ခုမှ၊ အရွယ်အစားမှတစ်ဆင့် သင့်လျော်သောအရွယ်အစားကို ရွေးချယ်ပါ။ လိုအပ်ပါက၊ power supply သို့မဟုတ် ground wire hole များကဲ့သို့သော vias အရွယ်အစားအမျိုးမျိုးကိုအသုံးပြုရန်စဉ်းစားနိုင်သည်၊ impedance ကိုလျှော့ချရန်ပိုကြီးသောအရွယ်အစားကိုအသုံးပြုရန်စဉ်းစားနိုင်ပြီး signal wiring အတွက်၊ သေးငယ်သောမှတဆင့်ကိုသုံးနိုင်သည်။ ဟုတ်ပါတယ်၊ တစ်ဆင့်ခံအရွယ်အစား လျော့နည်းလာသည်နှင့်အမျှ သက်ဆိုင်ရာ ကုန်ကျစရိတ်များလည်း တိုးလာမည်ဖြစ်သည်။

အထက်တွင်ဖော်ပြထားသော ဖော်မြူလာနှစ်ခုသည် ပိုမိုပါးလွှာသော PCB ဘုတ်ပြားကို အသုံးပြုခြင်းသည် ၎င်းမှတစ်ဆင့် ကပ်ပါးဆိုင်ရာ ကန့်သတ်ဘောင်နှစ်ခုကို လျှော့ချရန် အထောက်အကူဖြစ်စေသည်ဟု ကောက်ချက်ချနိုင်သည်။

PCB ဘုတ်ပေါ်ရှိ အချက်ပြဝိုင်ယာကြိုးများကို တတ်နိုင်သမျှ မပြောင်းသင့်ပါ။ ဆိုလိုသည်မှာ မလိုအပ်သော လမ်းကြောင်းများကို အသုံးမပြုရန် ကြိုးစားပါ။

Vias သည် power supply ၏ pins များနှင့် မြေပြင်သို့ တူးရမည်။ pins နှင့် vias များကြားရှိ ခဲသည် ပိုတိုလေဖြစ်သည်။ ညီမျှသော inductance ကိုလျှော့ချရန် အပေါက်များစွာကို အပြိုင်တူးနိုင်သည်။

signal အတွက် အနီးဆုံး loop ကိုပေးဆောင်ရန် signal change ၏ အပေါက်များအနီးတွင် grounded through-holes အချို့ကို ထားပါ။ သင်သည် PCB ဘုတ်ပေါ်တွင် ပိုလျှံနေသော မြေအပေါက်အချို့ကိုပင် ထားနိုင်သည်။

မြင့်မားသောသိပ်သည်းဆရှိသော မြန်နှုန်းမြင့် PCB ဘုတ်များအတွက်၊ မိုက်ခရိုအပေါက်များကို အသုံးပြုရန် သင်စဉ်းစားနိုင်သည်။