وفي تصميمات مجلس الدوائر المطبوعة الحديثة، فإن القوارير هي الأبطال غير المنغمسين الذين يمكنهم من الربط بين عدة طوابق، وهذه الطرق السلوكية الصغيرة تسمح بالسفر بين مختلف الطبقات، مما يجعل من الممكن وجود دوائر ذات أداء عال، ولكن حجم ونوعية القوارير يؤثران تأثيرا مباشرا على جانبين حاسمين ومتنافسين في كثير من الأحيان: سلامة الإشارات وتكاليف التصنيع.

أنواع الفياس في تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور

وتصنف اليقظة بعمقها مقارنة بطبقات اللوحات وبأسلوب الحفر المستخدم، ويعطي كل نوع مزايا وقيود متميزة من حيث سلامة الإشارة، وقابلية التصنيع، والتكلفة، وتدرس الفروع التالية أكثر الأنواع شيوعاً في المخططات المعاصرة لمركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.

من خلال هول فياس

(أ) إنَّ القوارير عبر الثقوب هي أفرع العمل التقليدية لصناعة ثنائي الفينيل متعدد الكلور، وهي تمتد بالكامل من خلال المجلس، من أعلى طبقة إلى أسفلها، وتتكون عادة من حفر آلي يتبعه لطلاء النحاس الكهروائي، وتُزيل المركبات المضغوطة من التصاميم المنخفضة الكثافة، غير أنها تستهلك حيزاً قيّماً في كل طبقة وتخلق إشارات دوامة طويلة

Blind Vias

وتربط القوارير المكفوفة طبقة خارجية بطبقة داخلية أو أكثر دون المرور عبر المجلس بأكمله، وهي مكوَّنة باستخدام التطهير التسلسلي: تُضغط الطبقات الداخلية معاً، ثم تُحفر وتُلوّح قبل أن تُهيمن الطبقات الخارجية التالية، وتسمح هذه العملية بالانتقال بين طبقات متاخمة ذات مسار أقصر بكثير من الثقوب عبر فتحات.

منظمة فياس المدفن

وتُغلق جميع القوارير المُدفنة داخل طبقات متعددة المستويات، وهي غير مرئية من السطح الخارجي، وتُختلق بتطهير متتابع، شبيهة بالقنابل العمياء، وتُعتبر القوارير المُدفنة مثالية لربط الطاقة الداخلية وطبقات الإشارات دون التأثير على منطقة المسار الخارجي، حيث لا توجد بها أي مشابكات وتُحمى بواسطة الطائرات المحيطة، ولكنها توفر نزاهة في تجهيز الإشارات العالية التكلفة.

Micro Vias

والقنابل الصغيرة صغيرة جداً، عادةً ما تكون أقل من 0.15 مم (150 ميكروم)، وتُنشأ باستخدام حفر الليزر بدلاً من قطع ميكانيكية، وهي حجر الزاوية في تكنولوجيا السحب العالي، مما يتيح لعنصر التعبئة الدقيقة، والربط فوق الصوتي، كما أن المسافات الدقيقة يمكن أن تُكبَّد أو تُضخَّم من أجل خلق سلاسل عمودية أقصر بكثير من أي نوع آخر من الطوابعات.

أثر فيا Sizes على النزاهة الإشارة

والأبعاد المادية لأي من هذه الوسائل تؤثر مباشرة على الطفيليات الكهربائية - وهي القدرة غير المقصودة، والتحف، والمقاومة التي تغير سلوك الإشارات، مع ارتفاع الترددات إلى نطاق جيغاهرتز، بل وصغيرها عبر الهياكل يمكن أن يؤدي إلى انقطاع الارتداد والتفكير والخسائر، وفهم هذه الآثار أمر أساسي لتصميم مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور ذات الأداء العالي.

Capacitance

عندما يمر عبر طائرة مرجعية (مثل طبقة أرضية أو طاقة)، شكل طفح من أشكال التكتم بين البرميل والطائرة، ويتناسب حجم هذا الغطاء مع قطرات المقياس وسمك الديلاكتري بين القارعة والطائرة، ويظهر ارتفاع في حجم المقاييس، مما يؤدي إلى تباطؤ فترات تطابق الإشارات، وتقلص المقاييس.

المواصفات

وكل من خلاله يقدم سلسلة من المعطيات التي تزيد من طولها وتتناقص مع مقياسها، إذ أن الإشارة العالية التردد تعتبر هذا الموصل بمثابة تسرع في الإضرار، مما يسبب انعكاسات ويحد من نطاق التردد، كما أن مسار العودة الحالي من خلال المقياس المذكور هو أيضاً أمر هام: فالعبرات الأرضية التي لا تتسع كثيراً يمكن أن تؤدي إلى زيادة التداخل الكهرومغناطيسي، حيث أن استخدام قنوات متوازية متعددة يمكن أن يقلل من التدفق.

استمرارية وطريق العودة

وتعتمد سلامة الإشارة اعتماداً شديداً على الحفاظ على وجود اختلال ثابت في السمات على امتداد مسار الإشارة، وعندما تنتقل الإشارة من أثر على طبقة إلى أثر على أخرى عبر إحدى القنوات، تتغير عادة التصريفات في الهيكل عبر الفتحات، ويعود التوقف إلى استخدام أجهزة الترميم الأرضية المتناثرة بالثقوب التي لها برميل طويل وثبات، وتتسبب في اختلالات في تصميمات مصممة على أساس مقياس أقل.

اعتبارات النزاهة في الإشارة في التفاصيل

وفيما عدا الطفيليات الأساسية، تؤثر عدة عوامل أخرى على كيفية تأثير المقار على نوعية الإشارة، وتشمل هذه العوامل إدارة المشابك، واستخدام السياج للعزلة، والتفاعل بين القوارير والأزواج المتمايزين.

Via Stub Management

فالجزء غير المستخدم من حفرة عبر حفرة تتجاوز مسارات الاتصال المستهدفة كهيكل ثابت ربع خط في ترددات معينة، ففوق ذلك التردد المتكرر، يمكن أن يعكس الثقوب طاقة كبيرة إلى الخلف، مما يسبب فقدان الضم ويفسد الإشارة، فالتدمير الخلفي هو أسلوب ثانوي مشترك للتخفيف من حدة الارتداد:

Via Fences and Grounding

وفي تصميمات ذات إشارات مختلطة أو RF، تعمل القوارير التي توضع حول محيط الدوائر الحرجة (مثل جزيرة قوة ممزقة أو أثر مرتفع التردد) كسياج لاحتواء الحقول الكهرومغناطيسية، وتتألف هذه السياج من عدة قنابل أرضية تُقام على فترات أقصر من عشرين من العزلة الموجية للمصلحة.

اختلاف فيارات بير

وبالنسبة للإشارات التفاضلية العالية السرعة مثل USB أو HDMI أو PCI Express، يجب أن تضاهي القارتان اللتان تحملان الأزواج المتمايزة في طولهما وتمنعان تحويلهما من قِبل الكيك والحركة المشتركة، وهذا يتطلب في كثير من الأحيان استخدام قنابل ضيقة الحيز، وغالبا ما تكون أرضية قريبة من الزوج لتحسين تماثل مسار العودة.

تكاليف التصنيع وحجم الفيا

وتمثل تكلفة التصنيع عائقاً رئيسياً في إنتاج ثنائي الفينيل متعدد الكلور، ومن خلال الهندسة أحد أكثر العوامل تأثيراً، وتشمل عوامل التكلفة طريقة الحفر، وتعقيد الطلاء، وفقدان المحاصيل، والنفايات المادية، ويساعد فهم هذه العوامل المصممة على اتخاذ قرارات مستنيرة في وقت مبكر من عملية التصميم.

طرق التدريج

كما أن الحفر الميكانيكي فعال بالنسبة للناقلات فوق زهاء 0.2 ملم، وهو سريع وجيد الفهم، وغير مكلف نسبيا على أساس الثقوب، ولا سيما بالنسبة للمجلدات المرتفعة، إلا أنه نظرا لأن الناشطين يقل عددهم عن 0.2 ملم، فإن القطع الميكانيكية كثيرا ما تكون هشة وترتد بسرعة، وباتت هذه العتبة، يصبح الحفر الليزري بطيئا وتتطلب معدات متخصصة.

نسبة المشاهدين وبطولة

كما أن نسبة السمنة إلى الثقوب تحدد صعوبة التحلل الكهرومغناطيسي الموحد، أما بالنسبة إلى القوارير التي تتجاوز الثقوب 10:1، فإن نسب الجانب من هذه المركبات تزيد على 10:1 هي عوامل صعبة؛ وقد لا يكون النحاس متماسكاً من خلال الحفرة، مما يؤدي إلى فراغات أو ضعف الوصلات فيما بين الكبريتات، وعادة ما تكون نسبة الوصلات الجانبية أقل من 1:1 لأن نسبة الفول تحافظة قصيرة وتستلزم زيادة

اليلد والمقاطعة

ويمكن أن تؤدي هذه القوارير الصغيرة إلى اختلالات مثل عدم اكتمال اللبس وسوء التسجيل والحطام، ولا يمكن تفتيش القوارير المدفنة، الداخلية، بصريا، بحيث يمكن لأي عيب في الهيمنة الداخلية أن يخرّب المجلس بكامله في وقت لاحق من العملية، كما أن التعقيد الإضافي للهيمنة المتتابعة ودورات الحفر المتعددة يمكن أن يقلل من العائد.

استراتيجيات تقاسم التكاليف وتحقيق الاستفادة المثلى

والعلاقة بين نوع وكلفة ليست متتالية؛ فهي تتوقف على عد طبقة المجلس، والكثافة العامة، ومتطلبات الأداء، ويمكن لتحليل متأنٍ للمبادلات أن يحدد أكثر ما تحقق من أهداف السلامة الإشارةية من حيث الاقتصاد.

مقارنة تكاليف الفيا

ومن خلال الثقوب، تضيف هذه المركبات الحد الأدنى من التكلفة لكل حفرة تتجاوز عملية الصنع الموحدة، وتزيد تكلفة المسافات العنيفة بنسبة تتراوح بين 10 و20 في المائة تقريباً على تصميم مقارن من جميع الثقوب، ويرجع ذلك أساساً إلى دورات التطهير، وتزيد تكلفة القوارير المدفنة، وتزيد في كثير من الأحيان تكلفة اللوحة بنسبة 30 إلى 50 في المائة، لأنها تتطلب تسلسلاً متعدداً وتشدّدّاً في التصميمات.

Design for Manufacturability (DFM) Rules

وللتحكم في التكاليف، ينبغي أن يتبع المصممون المبادئ التوجيهية المحددة لإدارة الدعم الميداني، فعلى سبيل المثال، فإن الاحتفاظ بجميع القوارير عبر الحفر فوق 0.3 ملم يسمح بالحفر الميكانيكي، ويتجنب تكاليف الليزر، ولا يمكن أن يؤدي الحد من استخدام القوارير العمياء أو المدفونة إلا إلى تلك الطبقات التي تكون فيها ضرورية تماما إلى الحد من خطوات التطهير المتتابعة، وعند استخدام القوارير الدقيقة، إلى تقييد المستويات الرخيصة جدا من الصنع واستخدام أجهزة القياس الرخيصة في ملفات الأرخص.

المسائل المادية والمتعلقة بتجديدها

كما أن تكلفة النسيج تتأثر أيضاً بالمواد المختارـة من الباطن، ومن السهل حفرها وصحنها، كما أن المواد ذات الأداء العالي مثل المواد ذات الفقد المنخفض أو المواد التي تستند إلى قوة الشرطة الاتحادية الانتقالية تتطلب تباطؤاً في الحفر وزيادة التلويث عن طريق التكاليف المتصلة بها، بالإضافة إلى أن استخدام أجهزة ضغط النحاس السميكة يزيد من التحدي القائم على نسبة المسافات بالنسبة للسفن الصغيرة.

إرشادات عملية لاختيار فيا

ولا يوجد أي نوع من أنواع التصميمات على النحو الأمثل، فأفضل الخيارات يعتمد على الترددات التي يبثها التطبيق، وإحصاء طبقات الطلب، والكثافة المطلوبة، والميزانية، وبالنسبة للتصميمات المنخفضة السرعة والمراعية للتكاليف التي تقل فيها عن ثماني طبقات، تكون عادة كافية، وبالنسبة للتطبيقات المتوسطة المدى حتى 1-3، يمكن لإضافة عدد قليل من القوارير الأعمى أن تحسن سلامة الإشارات دون تكلفة مفرطة.

إن اختيار الحجم المناسب والنوع أمر حاسم لتحقيق أقصى قدر من أداء ثنائي الفينيل متعدد الكلور مع إدارة تكاليف التصنيع، وكثيرا ما تبرر التطبيقات العالية الكثافة والتردد ارتفاع تكاليف القوارير الدقيقة، في حين أن تصميمات أبسط قد تستخدم قوارير أكبر من خلال فتحات الحفر لتوفير الأموال، وبفهم فيزياء نشر الإشارات وحقائق الاختلاق، يمكن للمهندسين اتخاذ قرارات مستنيرة توازن بين سلامة الإشارات والقيود المفروضة على الميزانية.

For further reading on via design and signal integrity, consult the IPC standards] for PCB design and manufacturing, particularly IPC-2141 for controlled impedance. A thorough technical article on via parasitics is available from ] All about Circuits] and cost analysis resources can be found through [Fcu4: