डीप डाइव - पीसीबी प्लेन (कॉपर पोर): फ़ंक्शन, डिज़ाइन और सर्वोत्तम अभ्यास
A विमान(यातांबा डालना) एक मुद्रित सर्किट बोर्ड पर तांबे का एक सन्निहित क्षेत्र होता है जो एक संकीर्ण मार्ग वाले निशान के बजाय सीमाओं द्वारा परिभाषित होता है।
विमान बहु-परत पीसीबी के मूलभूत निर्माण खंड हैं: वे जमीन और बिजली वितरण परतों के रूप में काम करते हैं, सिग्नल के लिए वापसी पथ प्रदान करते हैं, थर्मल अपव्यय में मदद करते हैं, और ईएमसी/ईएमआई और सिग्नल अखंडता को प्रभावित करते हैं। प्रभावी विमानों को डिजाइन करना विद्युत प्रदर्शन, थर्मल जरूरतों और विनिर्माण क्षमता के बीच संतुलन है।
विमानों की कार्यात्मक भूमिकाएँ
1.1 कम -प्रतिबाधा वापसी पथ
सिग्नल परत के ठीक नीचे एक सतत ग्राउंड प्लेन सबसे छोटा, सबसे कम {{0}प्रेरण वापसी पथ प्रदान करता है। यह लूप क्षेत्र को कम करता है और विकिरणित उत्सर्जन और क्रॉस-टॉक को कम करता है।
नियंत्रित -प्रतिबाधा निशान (एकल-समाप्त या अंतर) के लिए, संदर्भ विमान की निरंतरता, ढांकता हुआ मोटाई और तांबे की मोटाई विशेषता प्रतिबाधा निर्धारित करती है।
1.2 विद्युत वितरण
पावर प्लेन कम वोल्टेज ड्रॉप के साथ वीसीसी रेल वितरित करते हैं। एक समर्पित आंतरिक पावर प्लेन का उपयोग करने से सिग्नल परतों पर रूटिंग की भीड़ कम हो जाती है और कई पतले पावर ट्रेस की तुलना में प्रतिबाधा कम हो जाती है।
कम {{0}प्रेरकत्व कनेक्शन बनाने के लिए जोड़े के माध्यम से पावर और ग्राउंड प्लेन के बीच डिकूपिंग कैपेसिटर रखें।
विमानों की कार्यात्मक भूमिकाएँ
1.3 थर्मल प्रबंधन
बड़े तांबे के क्षेत्र गर्मी फैलाने वाले के रूप में कार्य करते हैं। गर्म घटकों (उदाहरण के लिए, बीजीए, पावर एफईटी) के नीचे सिले गए थर्मल विअस ठंडा करने में सहायता के लिए गर्म पैड से आंतरिक या निचले तांबे तक गर्मी का संचालन करते हैं।
ठोस तल, रची हुई/जालीदार तांबे की तुलना में बेहतर तापीय चालकता प्रदान करता है।
1.4 ईएमसी/ईएमआई नियंत्रण
निरंतर विमान एक स्थिर संदर्भ और परिरक्षण प्रदान करके ईएमआई को दबाते हैं। विमानों में विभाजन या द्वीप गुंजयमान गुहाएँ बना सकते हैं और ईएमआई प्रदर्शन को ख़राब कर सकते हैं।
वियास की सिलाई और प्लेन स्प्लिट्स की सावधानीपूर्वक नियुक्ति लूप क्षेत्रों को कम करती है और रिटर्न धाराओं को स्थानीय रखती है।
विमानों की कार्यात्मक भूमिकाएँ
1.5 संरचनात्मक एवं विनिर्माण प्रभाव
कॉपर डालने का पैटर्न बोर्ड की कठोरता, निर्माण के दौरान वॉरपेज और खोदने की एकरूपता को प्रभावित करता है। असंतुलित तांबे से पैनल में खराबी और असेंबली संबंधी समस्याएं हो सकती हैं।
2. विमान के प्रकार और पैटर्न
2.1 ठोस डालो
एक सतत ठोस तांबे का क्षेत्र. उच्च धारा वाले विमानों, बिजली वितरण और ईएमआई परिरक्षण के लिए सर्वोत्तम।
पेशेवर: सबसे कम प्रतिबाधा, सर्वोत्तम तापीय चालकता, बेहतर परिरक्षण।
विपक्ष: परतों में असंतुलित होने पर तनाव/युद्ध का कारण बन सकता है; तांबे की भारी खपत.
2.2 हैचड (जालीदार) डालो
तांबे को ठोस के बजाय ग्रिड/हैच्ड पैटर्न के रूप में डाला जाता है।
पेशेवर: आंतरिक तनाव और वारपेज के जोखिम को कम करता है; आसंजन में सुधार करता है और फ्लेक्स क्षेत्रों में राल के अवशोषण को कम करता है।
विपक्ष: उच्च प्रतिबाधा और ठोस डालना की तुलना में खराब थर्मल/ईएमआई प्रदर्शन उच्च {{1} गति या उच्च {{2} पावर डिज़ाइन में प्राथमिक ग्राउंड/पावर विमानों के लिए टालें।
2.3 विभाजित विमान और द्वीप
विमानों को अलग-अलग जाल (उदाहरण के लिए, डिजिटल ग्राउंड, एनालॉग ग्राउंड, चेसिस) रखने के लिए विभाजित किया जा सकता है। स्प्लिट्स को सावधानी से संभाला जाना चाहिए - अनुचित स्प्लिट्स रिटर्न पथ असंतुलन और ईएमआई समस्याएं पैदा करते हैं।
एकल बिंदु कनेक्शन या स्टार ग्राउंड का उपयोग केवल तभी करें जब अत्यंत आवश्यक हो; जोड़े के माध्यम से कम -प्रतिबाधा वाले सिले हुए कनेक्शन को आमतौर पर प्राथमिकता दी जाती है।
3. व्यावहारिक सीएडी/ईडीए विमान सेटिंग्स और नियम
डालो डालो आदेश:जब एकाधिक बहुभुज मौजूद हों, तो अवांछित शॉर्ट्स से बचने और इच्छित शुद्ध जीत सुनिश्चित करने के लिए पोर ऑर्डर सेट करें।
क्लीयरेंस/आइसोलेशन
अपने आईपीसी वर्ग और फैब क्षमताओं के अनुसार अन्य नेट/पैड से कॉपर पोर क्लीयरेंस सेट करें। विशिष्ट श्रेणियाँ: 4-8 मील (0.1-0.2 मिमी) लेकिन फैब और वोल्टेज आवश्यकताओं के साथ बदलती रहती हैं।
थर्मल बनाम सॉलिड कनेक्शन
थर्मल स्पोक बनाम डायरेक्ट कनेक्ट। थर्मल विमानों से बंधे छेद पैड के माध्यम से सोल्डरिंग को आसान बनाते हैं; सीधे कनेक्ट को उन पावर पैड के लिए प्राथमिकता दी जाती है जिनके लिए कम तापीय प्रतिरोध की आवश्यकता होती है।
डालो प्राथमिकता / नेट टाई
जब एकाधिक जाल ओवरलैप होते हैं तो बहुभुज डालने के क्रम को नियंत्रित करें; नेट संबंध परिभाषित प्रतिबंधों के साथ नेट के बीच जानबूझकर कनेक्शन की अनुमति देते हैं।
डालो निष्कासन (अनाथ)
छोटे या "अनाथ" तांबे के द्वीपों को हटा दें जो इच्छित जालों से जुड़े नहीं हैं - वे फ्लक्स/संदूषण को फँसा सकते हैं और विनिर्माण सिरदर्द पैदा कर सकते हैं।
4.1 सिलाई के माध्यम से
सिलाई के माध्यम से (बाड़ के माध्यम से) थर्मल/ईएम ग्राउंडिंग के लिए समतल खंडों को दरारों से जोड़ते हैं या आंतरिक समतलों को जोड़ते हैं।
रिटर्न करंट को सीमित करने और ईएमआई को कम करने के लिए संवेदनशील जालों के चारों ओर नियमित अंतराल पर सिलाई विया रखें (अंतराल आवृत्ति पर निर्भर करता है)।
4.2 थर्मल वियास
बिजली घटकों या बीजीए के तहत थर्मल विअस गर्मी को आंतरिक परतों या निचले तांबे और हीटसिंक में ले जाने में मदद करता है।
कुशल तापीय संचालन के लिए छोटे विअस (उदाहरण के लिए, कई 0.2-0.3 मिमी विअस) की सरणियों का उपयोग करें; यदि वाया{4}}इन{5}}पैड का उपयोग किया जाता है तो प्लेटिंग और फिलिंग के माध्यम से विचार करें।
4.3 पैड के माध्यम से {{1}में -और चढ़ाना/भरने के माध्यम से
के माध्यम से-में-पैड: बीजीए के तहत राउटिंग स्पेस को बचाने के लिए उपयोग किया जाता है लेकिन रिफ्लो के दौरान सोल्डर विकिंग की समस्या आती है।
समाधान:टेंटेड वियास(सोल्डर मास्क से ढका हुआ),प्लग किया गया और चढ़ाया गया(गैर-प्रवाहकीय या प्रवाहकीय भराव + तांबा चढ़ाना), या पैड को हटा दें।
भरा हुआ और चढ़ाया हुआ विअस विश्वसनीय बीजीए सोल्डरिंग के लिए एक सपाट पैड सतह की अनुमति देता है लेकिन लागत और प्रक्रिया चरणों को बढ़ाता है।
5. इलेक्ट्रिकल/सिग्नल अखंडता संबंधी विचार
नियंत्रित प्रतिबाधा:माइक्रोस्ट्रिप (प्लेन के ऊपर बाहरी परत पर सिग्नल) या स्ट्रिपलाइन (दो प्लेन के बीच सिग्नल) के लिए ज्यामिति, प्लेन ढांकता हुआ मोटाई, तांबे की मोटाई और ट्रेस चौड़ाई सेट प्रतिबाधा। संदर्भ तल को सीधे ट्रेस के नीचे निरंतर रखें।
वापसी पथ निरंतरता:उच्च गति के निशानों के अंतर्गत संदर्भ तल को विभाजित करने से बचें; यदि अपरिहार्य हो, तो वापसी की निरंतरता बनाए रखने या सिले हुए विया प्रदान करने के लिए रूट ट्रेस करें।
वियुग्मन:डिकॉउलिंग कैपेसिटर को आईसी पावर पिन के करीब रखें और परजीवी अधिष्ठापन को कम करने के लिए प्लेन जोड़ी से शॉर्ट थ्रू कनेक्शन सुनिश्चित करें।
समतल अनुनाद एवं गुहा मोड:बड़ी अखंडित समतल गुहाएं कुछ आवृत्तियों पर प्रतिध्वनित हो सकती हैं। अनुनादों को नियंत्रित करने के लिए सिलाई विया और रणनीतिक कटआउट का उपयोग करें।
6. थर्मल और मैकेनिकल डिजाइन (डीएफएम)
तांबे का संतुलन:लेमिनेशन और असेंबली के दौरान ताना-बाना कम करने के लिए परतों में सममित तांबे का वितरण बनाए रखें (या तांबे को पतला करने/डमी तांबे का उपयोग करें)।
वलयाकार रिंग एवं ड्रिल/पैड नियम:सुनिश्चित करें कि कुंडलाकार अंगूठी का आकार निर्माण सीमा के अनुरूप हो। विशिष्ट कुंडलाकार रिंग न्यूनतम ड्रिल आकार और निर्माण क्षमता पर निर्भर करती है - अपने फैब से परामर्श लें (सामान्य न्यूनतम ~0.15 मिमी)।
पहलू अनुपात (बोर्ड की मोटाई:ड्रिल दीया):विश्वसनीय छेदों के माध्यम से प्लेटिंग के लिए, पहलू अनुपात को बोर्ड हाउस सीमा के भीतर रखें (आमतौर पर अनुशंसित <8:1, लेकिन क्षमताएं भिन्न होती हैं)।
पैनलीकरण:इस बात पर विचार करें कि डालने से पैनल नक़्क़ाशी/ऑक्सीकरण पर क्या प्रभाव पड़ता है; डिज़ाइनर अक्सर पैनल बॉर्डर और टूलींग छेद के पास पोर क्लीयरेंस वृद्धि का उपयोग करते हैं।
7. विनिर्माण क्षमता एवं संयोजन (सोल्डरिंग प्रभाव)
सोल्डरमास्क डिफाइंड (एसएमडी) बनाम नॉन -सोल्डरमास्क डिफाइंड (एनएसएमडी) पैड:छोटे बीजीए पैड के लिए, एनएसएमडी पैड (तांबे से बड़ा मास्क खुलना) बेहतर कुंडलाकार रिंग और बारीक पिच के लिए विश्वसनीयता प्रदान करते हैं। हालाँकि, पैड शैली प्रभावित करती है कि प्लेन टाई को पैड में कैसे डालता है।
सोल्डर विकिंग:पैड के पास खुला विअस सोल्डर को दूर कर सकता है। तंबू लगाने, प्लग लगाने या मार्ग को स्थानांतरित करने से रोकें।
तरंग/पुनर्प्रवाह संबंधी विचार:सॉलिड पावर प्लेन थर्मल द्रव्यमान को बढ़ाते हैं - तदनुसार रिफ्लो प्रोफाइल को समायोजित करते हैं। हैचेड पोर्स थर्मल द्रव्यमान को कम करते हैं लेकिन विद्युत प्रदर्शन से समझौता कर सकते हैं।
8. सर्वोत्तम अभ्यास चेकलिस्ट (सारांश)
जब संभव हो तो निरंतर जमीन और बिजली के विमानों के लिए आंतरिक परतें समर्पित करें।
उच्च गति सिग्नल परतों के नीचे ग्राउंड प्लेन को निरंतर रखें; अनावश्यक विभाजन से बचें.
समतल विभाजन को पाटने और लूप क्षेत्रों को कम करने के लिए सिलाई विया का उपयोग करें।
डीकपलिंग कैपेसिटर को जहां तक संभव हो सके प्लेन के जोड़े के माध्यम से पावर पिन के करीब रखें।
बीजीए के लिए, यदि रूटिंग घनत्व के लिए इसकी आवश्यकता होती है, तो प्लेटेड फिल और ओवरप्लेट के साथ पैड पर विचार करें, लेकिन लागत को ध्यान में रखें।
बिजली और जमीन के लिए प्राथमिक समतल परतों पर ठोस तांबे का उपयोग करें (तनाव से राहत के लिए जब तक आवश्यक न हो, हैच से बचें)।
जंग लगने से बचाने के लिए परतों में तांबे के घनत्व को संतुलित करें।
डिज़ाइन की शुरुआत में अपने पीसीबी फैब के साथ आकार/कुंडलाकार छल्ले और पहलू अनुपात के माध्यम से समन्वय करें।
सोल्डर विकिंग और असेंबली उपज हानि से बचने के लिए अपने असेंबली हाउस के साथ पैड शैलियों पर और टेंटिंग/फिलिंग के माध्यम से काम करें।
9. समापन विचार
विमान "सिर्फ तांबे के बड़े क्षेत्र" की तरह दिख सकते हैं, लेकिन वे पीसीबी के विद्युत प्रदर्शन, थर्मल व्यवहार, ईएमसी विशेषताओं और विनिर्माण क्षमता के केंद्र में हैं। विचारशील विमान डिजाइन - उच्च गति संकेतों के लिए निरंतर संदर्भ, उचित पावर विमान वितरण, थर्मल वियास का सही उपयोग, और वाया और कुंडलाकार रिंग बाधाओं के लिए पीसीबी फैब के साथ सहयोग - उत्पाद की विश्वसनीयता में नाटकीय रूप से सुधार कर सकता है और महंगे रीडिज़ाइन को कम कर सकता है।
