کسانی که در سخت افزار الکترونیک کار می کنند، احتمالاً PCB ها را با سوراخ های کثیف دیده اند، اما آیا متوجه شده اید که در برخی سوراخ ها حلقه مس که باید در اطراف آنها باشد، وجود ندارد؟این سوراخ های حلقه ای ممکن است بی اهمیت به نظر برسندامروز، ما ریشه آن ها را به وضوح توضیح می دهیم، حتی برای مبتدیان!

اول، بیایید درک کنیم: یک "حلقه حلقه ای" PCB چیست؟

قبل از بحث در مورد سوراخ های حلقه ای، ما باید "پیشگامان" آنها را درک کنیم: PTH سنتی (Plain Hole) با یک حلقه حلقه ای. یک سوراخ معمولی PCB در واقع یک "سیت سه قطعه" است:حفاری: سوراخ حفاری شده در PCB؛ لایه مس روی دیوار سوراخ: مس پوشش داده شده در داخل سوراخ، استفاده می شود برای اتصال ردیف در لایه های مختلف PCB؛ Pad: حلقه مس در اطراف سوراخ.حذف قسمت سوراخ، حلقه مس باقیمانده حلقه حلقه دار است.

این حلقه کوچک مس ممکن است بی اهمیت به نظر برسد، اما عملکرد آن بسیار مهم است: اول، آن به عنوان یک لنگر عمل می کند، لایه مس دیوار سوراخ را به طور محکم به ورق مس هر لایه PCB متصل می کند،جلوگیری از جدا شدن آن به دلیل گرما یا نیروی خارجیدوم، آن را فراهم می کند تحمل برای انحراف حفاری، اطمینان از اتصالات الکتریکی بدون وقفه حتی اگر سوراخ کمی خارج از مرکز حفاری است.

چرا "دستگير" حلقه ي "وايا" شد؟

از آنجایی که حلقه ی "وییا" خیلی مهم است، چرا بسیاری از PCB ها در حال حاضر طراحی شده اند تا "بدون حلقه" باشند؟ دلیل اصلی ساده است: برای "سخن کردن" فضای بیشتر مسیر، به ویژه در محصولات مانند تلفن های همراه،کامپیوترها، و تجهیزات ارتباطی پیشرفته که نیاز به کوچک سازی و تراکم بالا دارند.

1فاصله بین پین های تراشه های BGA بسیار کوچک است. ویاس های سنتی با حلقه های ویا فضای محدود را پر می کنند.که باعث می شود خطوط سیگنال از بین پین ها خارج نشونداز بین بردن حلقه از طریق اجازه می دهد تا رد به نزدیک به لبه سوراخ عبور می کند، به طور مستقیم از بین بردن "بلاک" در مسیریابی.

2طراحی نجات دهنده برای جلوگیری از مدار کوتاه
برخی از قطعات الکترونیکی دارای محفظه های فلزی هستند. اگر حلقه های ویرا در PCB در معرض قرار بگیرند، می توانند به راحتی در طول مونتاژ با قطعات فلزی در تماس باشند و باعث شارژ شوند.از بین بردن حلقه های واسطه این خطر را در منبع از بین می برد..

به عبارت ساده، "پست های PTH بدون حلقه" یک تعادل هستند: فداکاری برخی از قابلیت اطمینان برای فضای مسیر.اما فقط پد ها را در لایه هایی که اتصال های غیر ضروری هستند حذف می کند.، تا جای خطوط سیگنال رو خالی کنه

راه حل های آسیکلیک یک راه حل "یک اندازه مناسب برای همه" نیستند: 3 روش پیاده سازی رایج

فرض نکنید که وایاس های آسیکلیک به سادگی در مورد حذف حلقه مس هستند؛ در واقع رویکردهای تکنولوژیکی مختلف وجود دارد:

طراحی آسیکلیک مستقیم: ساده ترین روش. یا به طور کامل از بین بردن پد ها در لایه های غیر حیاتی، یا ایجاد پد ها همان اندازه از طریق،به طور موثر از بین بردن حلقه مس اضافی.

بستن یک سوراخ در مرکز بادی BGA، با خود بادی که به عنوان "حلقه" عمل می کند. سپس، سوراخ را با رزین پر کنید و آن را به آرامی الکتروپلاستی کنید.محصول نهایی به نظر می رسد "acyclic" و همچنین جلوگیری از جوش از نفوذ به سوراخ در طول جوش.

حفاری عقب: برای سیگنال های با سرعت بالا طراحی شده است، بخش استفاده نشده از لایه مس را بر روی دیوار از طریق حفاری کنید،از بین بردن "تأثير باقیمانده" برای سیگنال های با سرعت بالا و ایجاد یک حالت acyclic.

مزایا و معایب مدارهای بدون ویاس: بازده بالا با خطرات بالا

✅ مزایا: حداکثر عملکرد PCB

چگالی دوگانه مسیریابی: یک عملیات اصلی برای High-Density Interconnect (HDI) ، که امکان مسیریابی پیچیده تر در تعداد محدودی لایه را فراهم می کند.
سیگنال های پایدارتر: ظرفیت انگل را از ویاس ها کاهش می دهد و حفاری عقب بازتاب و کاهش سیگنال های با سرعت بالا را کاهش می دهد و یکپارچگی سیگنال را بهبود می بخشد.
مسیریابی لایه داخلی انعطاف پذیرتر: مهندسان دیگر نیازی به نگرانی در مورد مسیرهای تنگ ندارند، انعطاف پذیری طراحی را به شدت افزایش می دهند.

معایب: نیاز به فرآیندهای پیشرفته تولید دارد و گران تر است.

قابلیت اطمینان به خطر می افتد: بدون تثبیت پد های جوش، چسبندگی بین لایه مس روی دیواره سوراخ و لایه های داخلی PCB تضعیف می شود،که باعث می شود بعد از جریان مجدد چندین بار دچار ترک و شکستگی شود..

الزامات دقت بالا برای کارخانه ها: تراز بین لایه ها و دقت حفاری باید بسیار دقیق باشد؛ حتی یک عدم تراز جزئی می تواند منجر به قطع یا مدار کوتاه شود.فرآیند الکتروپلاستی همچنین باید ضخامت و یکنواخت مس را در دیوار سوراخ تضمین کند تا از دست دادن قدرت مکانیکی را جبران کند.

هزینه و بازرسی پیچیده است: فرایندهای با دقت بالا به معنای هزینه های تولید بالاتری است و بازرسی سنتی AOI برای قضاوت در مورد کیفیت اتصال ویاس های بدون حلقه دشوار است.باعث می شود که تعمیر و رفع مشکلات بعدی دشوارتر باشد.

خلاصه ی نهایی

وایاس های بی حلقه بر روی PCB ها فقط "طاقت فنی" نیستند، بلکه یک انتخاب اجتناب ناپذیر برای کوچک سازی و توسعه دستگاه های الکترونیکی با عملکرد بالا هستند.این در مورد حذف تصادفی حلقه های مس نیست، اما یک تعادل دقیق توسط مهندسان بر اساس درک آنها از جریان سیگنال و توسط کارخانه ها با کنترل بر توانایی های فرآیند ساخته شده است. امروز، در زمینه هایی مانند ارتباطات، کامپیوتر،و الکترونیک مصرفی، وایاس های بی حلقه در طرح های PCB پیشرفته استاندارد شده اند

اگر محصول شما نیز برای PCB های با تراکم بالا طراحی شده است، ممکن است بخواهید قبل از تصمیم گیری در مورد استفاده از طرح های بدون وایا، توانایی های تولید کارخانه را ارزیابی کنید.کليد اين تعويض ها اينه که مطمئن بشيم که مزايايش خيلي از ریسک ها بيشتر باشه.