إن لوحات الدوائر المطبوعة المتعددة الطوابق هي العمود الفقري لكل جهاز إلكتروني حديث تقريباً، من الهواتف الذكية والحواسيب المحمولة إلى المعدات الطبية ونظم الفضاء الجوي، حيث إن ارتفاع الترددات التشغيلية وزيادة الكثافة المكوِّنة، فإن الحفاظ على سلامة الإشارات النظيفة من خلال هذه الاتصالات المعقدة يصبح تحدياً رئيسياً، ومن بين العوامل الكثيرة التي تؤثر على نوعية الإشارة، عن طريق التصميم، على أن تكون عوامل هامة في كل من عوامل التخفيف من حدة.

فهم الفياس في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور

فالأفكار هي هياكل أساسية تسمح بالسفر من طبقة واحدة من مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور إلى أخرى، وفي مجلس متعدد المستويات قد يحتوي على أربعة أو ستة أو عشرة أو أكثر من طبقات النحاس، يستعاض عن الروابط البسيطة عبر الثقوب المستخدمة في تصميمات أبسط، ويتكون البناء المادي لإحدى هذه المركبات عادة من حفرة مثقوبة بالنحاس، إلى جانب حلقات غير منقية (أدوات) على كل طبقة من طبقات الخرسانة ومضدة.

الأنواع الشائعة من الفيا

ويمكن للمهندسين أن يختاروا من عدة هياكل تعتمد على تعقيد التصميم، والقيود على التكاليف، ومتطلبات سرعة الإشارة:

  • Through-hole vias] extend through the entire board fishness, connecting all layers. While simplest to manufacture, they create long stubs and large parasitic capacitance, making them less suitable for high-frequency signals.
  • Blind vias] connect an outer layer to one or more inner layers without going through the entire board. They reduce stub length and improve signal quality but require more complex fabrication processes.
  • Buried vias] exist entirely within the inner layers, hidden from the board surface. They are excellent for dense routing and high-speed signals because they minimize interference with outer-layer components, but they add manufacturing cost.
  • Microvias] are very small vias (typically less than 150 mim in diameter) often formed by laser drilling, they are used in high-density interconnects designs and offer minimal parasitic inductance and capacitance, making them ideal for high-frequency applications.

التشييد والمواد

المادة السلوكية في القوارير تكاد تكون دائماً من النحاس، وتطبق من خلال الصبغة الكهرومغناطيسية تليها التصفيات الكهربائية، وتؤثر سميك اللوتس (من النوع 1 إلى 2 من الأوعية لكل قدم مربع) على كل من القدرة الحالية على التحمل وعلى مقاومة التردد العالي، كما أن المواد الغذائية حول المواد السائلة المتوسطة الحجم عبر المقاييس الثابتة، أو البوليميد، أو الفقد التخصصي المنخفض

Parasitic Effects Introduced by Vias

وكل من يتصرّف على أنه عنصر دائري صغير غير مرغوب فيه - وهو في المقام الأول مزيج من العنان المسلسلي والارتطام، وهذه الآثار الطفيلية تصبح إشكالية عندما تكون أوقات ارتفاع الإشارات قصيرة (رقمية عالية السرعة) أو عندما يتجاوز التردد الإشارة عدة مئات من الميغاهرتز، علماً بأن فهم حجم هذه المواد الطفيلية هو الخطوة الأولى في التحكم بها.

Via Inductance

(أ) [ينشأ خط العرض من منطقة النكهة التي تشكلها البرميل، والمسار الحالي للعودة، والوصلات الداخلية للطائرات، ويمكن أن يكون هناك خط نمطي من خلال الفتحة يتراوح بين 0.5 و2 نانوذر، تبعاً لمدى ارتفاعها ومقياسها، ويتسبب هذا العنصر في حدوث ارتطامائج زائدة تعكس إشارات، ويزيد من الوقت، ويمكن أن ينتج تضخماً في شبكات توزيع الطاقة.

Via Capacitance

(د) إن الإشتعال عند المقياس، هو وجود مكافئات كبيرة في الدايات، حيث يُحدث الإشارات المضادة للبطاقات (xx) مع وجود قياسات متماثلة، ويُعطى الحد الأقصى للديك (C)

The Impact of Via Stubs

A[Ftub is the unused portion of a through-hole via that extends beyond the layer where the signal transitions. This stub acts as an open-circuit transmission line stub, causing reflections at frequencies where the stubil length equals a quarter wavelength. For high-speed signals (e. frequencyizing 10 Gbps and above), stubgrams canduce severe

تحديات النزاهة الإشارة التي تواجهها منظمة فياس

إن التطعيم الطفيلي وتحمل القارورات يتجلىان فيهما مشاكل محددة في سلامة الإشارات يمكن أن تؤدي إلى تعطيل أداء التصميم، ويجب على المهندسين أن يدركوا كيف تظهر هذه المسائل في المحاكاة والقياسات.

ملاحظات ووقف التنفيذ

وتعتمد السلامة اللافتية على التلاعب المراقب على طول الطريق بأكمله من السائق إلى جهاز الاستقبال، وعندما يقطع جهاز النقل خطاً يغيّر مساره الجغرافي عبر القطاعات، فإن التشويش الفوري في تلك النقطة يختلف عن الاختناق، وهذا الاختلاس يسبب انعكاساً جزئياً للطاقة الإشارة، التي تروج إلى المصدر وقد تؤدي إلى تداعم أو تلف أو تلف أو تلف في الازدياد.

الصليب بين فياس

ويمكن أن تُجمع في حالة الارتداد معاً طاقة من خلال التطعيم المتبادل والتحمل، خاصة إذا كانت تحمل إشارات عالية السرعة أو عالية التردد، ويمكن أن يتجاوز التخاطب بين القوارير، والتتبع البعيد المدى، ما بين الآثار المتوازية بسبب الطابع الثلاثي الأبعاد للانقلاب، وفي تصميمات كثيفة، يمكن أن تتقاسم عبر الناموسيات المختلفة نفس التطهير المضاد للضوء، مما يزيد من أساليب التعقب.

Electromagnetic Interference (EMI)

(ب) يمكن أن تكون الظواهر هيائيات غير مقصودة، وتشع الطاقة الكهرومغناطيسية، وتنشأ الحلقة التي تشكلها الإشارة عبر أقرب مسار للعودة (عادة ما تكون أرضاً عبر طائرة متاخمة أو تكون قادرة على الصمود) عن طريق الهوائيات ذات الصلة، وتزيد كفاءة الإشعاع في المنطقة التي تدور فيها الترددات وتواتر الإشارة، وتشمل الأعراض المشتركة التي تُحد من اختبارات الانبعاثات التنظيمية أو التدخل في تقنيات العودة الحساسة القريبة.

وضع استراتيجيات للتقليل إلى أدنى حد من القضايا المتعلقة بالعلامات المستحدثة

وبفهم قوي للمشاكل، يمكن للمهندسين أن ينفذوا تقنيات مثبتة للحفاظ على سلامة الإشارات من خلال وصلات متعددة المستويات، وتعالج الاستراتيجيات التالية عن طريق الهندسة والتنسيب وخيارات التصنيع المتقدمة.

تحقيق الاستخدام الأمثل لأجهزة قياس المواقع الجغرافية فيا

أما أبعاد المقياس المقياسي، وحجم الرصيف، وتطهير البوليسترات المضادة للطلقات - التحكم المباشر في الطفيليات L وجيم. ومن نقطة البداية الجيدة استخدام أصغر أدوات الصنع التي يمكن أن تنتج بصورة موثوقة، حيث أن القوارير الأصغر حجماً يمكن أن تكون عموماً أقل من الحد الأدنى (وإن كان الموصل قد يزيد قليلاً).

التنسيب والتأشيرة

ويمكن أن يؤدي التنسيب الاستراتيجي للقارورات إلى الحد من تردي الإشارات، ويتجنب وضع القوارير بالقرب من أطراف اللوحات أو قرب آثار أخرى عالية السرعة، ويدخل، كلما أمكن، أرضاً متاخمة لكل إشارة عبر توفير مسار عائد منخفض المولدات، وهذا فعال بصفة خاصة عندما يؤدي الانتقال إلى إشارات بين طبقات، وبالنسبة للأزواج المتمايزة، ينبغي أن تنتقل آثار الأزواج من الأزواج في نفس الموقع (المعبرة) إلى الحفاظ على الفجوة المتباينة.

تراجع في الدرنينات و تخفيض فيا

For designs operating above 1 GHz, back — back —drilling (also called controlled —depth drilling) is often required. The process uses a larger drill bit to remove the unused copper barrel from the via stub, leaving only the portion needed for the actual signal path.

التقنيات الأرضية والدروعية

وتؤدي القوارير الأرضية دورا مزدوجا: فهي تقصر الطائرات الأرضية معا للحفاظ على إشارة منخفضة التبسيط وتدر الإشارات من بعضها البعض، وتضع حلقة من القوارير الأرضية حول إشارة عالية السرعة، عن طريق (عبر الثغرة أو التاكسية عن طريق الهيكل) يمكن أن تقلل من الوصلات الأرضية المتشابكة و EMI.

هياكل فيا متقدمة

وعندما تتطلب الكثافة والأداء أكثر، يمكن للمهندسين استخداماً متقدماً عبر التكنولوجيات، حيث تعرض أجهزة التكتل (الأجهزة ذات الدفع الرباعي) أصغر الطفيليات وتُعرض على نحو شائع الاختلاط أو المُبَيَّن في تصميمات أجهزة الاستنشاق (Va-inpad) التي تُستخدم مباشرة في إطار جهاز من أجهزة التوسيع المُباعة، مما يقلل عن طول السلوك

محاكاة أداء فيا والتحقق منه

وحتى أفضل قواعد التصميم قد لا تضمن سلامة الإشارة للتصميمات الجديدة أو المتطرفة، كما أن أدوات المحاكاة تسمح للمهندسين بأن يطوروا عناوين في 3D، ويستخرجون من المسافات، ويصورون الآثار قبل الصنع.

3D Electromagnetic Simulation Tools

ويمكن أن تُنشئ برامجيات مثل نظام " آنسيز " (Asys HFSS)، أو الاستوديو سويت، أو نظام " كيسيت " (Keight ADS) نموذجاً كاملاً من خلال الانتقال، ويشمل النموذج استخدام البرميل، والأوعية، والمضادات، والطائرات المتاخمة، والضربات التغذوية، والضربة الأرضية المتماثلة، كما أنها تولدة.

Measuring Via Impedance and Insertion Loss

وفيما عدا المحاكاة، فإن التحقق المادي مهم، ويمكن أن تقيس العواطف التي تُستخدم في الوقت الحاضر خط نقل عبر الحدود عند القرار الثاني، مما يكشف عن انقطاعات، وتوفر القياسات المتعلقة بالتواتر باستخدام جهاز تحليلي للشبكة الترددية مواصفات لقياس فقدان الإدخال وفقدان العائد كمياً، كما أن مقارنة النتائج المقيسة في المستقبل تساعد على قياس النماذج المثبتة للتصميمات.

خاتمة

إن تصميم الفحوصات ليس باعتقاد بعد في تطوير متعدد المستويات، بل هو عامل أساسي في تحديد ما إذا كان التصميم سيعمل على نحو موثوق به بسرعة عالية، حيث أن العناوين الطفيلية وأسرة القوارير ستؤدي إلى ظهور أفكار ومقاطعات وأجهزة قياسية قادرة على فساد الإشارات وزيادة معدلات التصاميم ذات المقاييس.