रिजिड पीसीबी

सामग्री: कठोर सामग्री में फाइबरग्लास का उपयोग होता है, लचीली सामग्री में पॉलीइमाइड का। संरचना: कठोर सामग्री मुड़ नहीं सकती, लचीली सामग्री लचीली होती है। उपयोग: स्थिर जोड़ के लिए कठोर सामग्री, और छोटे स्थानों के लिए लचीली सामग्री।

एकल-परत, दोहरी-परत, बहु-परत। एकल-परत में एक तरफ सर्किट होते हैं; दोहरी-परत में दोनों तरफ; बहु-परत में प्रवाहकीय परतों को वाया (जैसे, मदरबोर्ड) के माध्यम से जोड़ा जाता है।

डेस्कटॉप कंप्यूटर, टीवी, औद्योगिक नियंत्रण, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स (वाहन में लगे कंप्यूटर), एयरोस्पेस गैर-कंपन घटक, आदि।

कम लागत। रिजिड पीसीबी में परिपक्व प्रक्रियाएं और सस्ती सामग्रियां होती हैं; जबकि फ्लेक्सिबल पीसीबी जटिल सामग्रियों और प्रक्रियाओं के कारण महंगी होती हैं।

सामान्य FR4 सबस्ट्रेट: सामान्य उपयोग के लिए -55°C से 125°C तक, सीसा-रहित सोल्डरिंग के लिए अल्पकालिक 260°C तक। विशेष सामग्री इससे भी अधिक तापमान सहन कर सकती हैं।

कुछ सेंटीमीटर (छोटे कंट्रोल बोर्ड) से लेकर कई मीटर (बड़े सर्वर मदरबोर्ड) तक।

यह आकार, परतों और सामग्रियों पर निर्भर करता है। FR4 मल्टी-लेयर बोर्ड: लगभग 1-3 किलोग्राम/वर्ग मीटर, समान क्षेत्रफल वाले फ्लेक्सिबल पीसीबी की तुलना में अधिक भारी होते हैं।

सामान्य वातावरण में 10-20+ वर्ष; कठोर परिस्थितियों (उच्च तापमान/आर्द्रता) में घटकर कुछ वर्षों तक सीमित हो जाता है।

FR4 का फ्लेक्सुरल मॉड्यूलस लगभग 100-200 MPa होता है, जो फ्लेक्सिबल पीसीबी की तुलना में काफी कम है। मोटाई बढ़ाने से तनाव प्रतिरोध क्षमता बढ़ती है।

FR4 (फाइबरग्लास एपॉक्सी), फेनोलिक रेजिन, एपॉक्सी रेजिन; विशेष उच्च-आवृत्ति अनुप्रयोगों के लिए PTFE।

उत्कृष्ट विद्युत इन्सुलेशन, यांत्रिक गुण और आयामी स्थिरता। सीटीई: 13-17 पीपीएम/℃। कम लागत और परिपक्व प्रक्रियाएं।

निम्न अपघटन तापमान (120-150°C), सोल्डरिंग के दौरान परत उखड़ने की संभावना, खराब विद्युत/यांत्रिक गुण, उच्च CTE और गंधयुक्त।

यह करंट प्रवाह के लिए सुचालक ट्रेस बनाता है। सामान्य मोटाई: 0.5 औंस (17 माइक्रोमीटर), 1 औंस (35 माइक्रोमीटर), 2 औंस (70 माइक्रोमीटर)। उच्च करंट वाले अनुप्रयोगों के लिए मोटी पन्नी उपलब्ध है।

यह शॉर्ट सर्किट को रोकने के लिए इन्सुलेट करता है, तांबे को ऑक्सीकरण और भौतिक क्षति से बचाता है, और रंगों (जैसे, हरा, नीला) के आधार पर क्षेत्रों को अलग करता है।

उत्पादन और डिबगिंग के दौरान कंपोनेंट की पहचान के लिए अक्षर/प्रतीक प्रिंट करता है। सामान्य रंग: सफेद; साथ ही ग्रे, लाल, काला, पीला आदि।

FR4: सामान्य उपयोग के लिए कम लागत। उच्च आवृत्ति सामग्री (जैसे, PTFE): 5G के लिए कम सिग्नल हानि। सिरेमिक सब्सट्रेट: उच्च तापीय अनुप्रयोगों के लिए उच्च तापीय चालकता।

विद्युत (उच्च आवृत्ति/उच्च वोल्टेज), यांत्रिक (कंपन), तापमान और लागत जैसे कारकों पर विचार करें। उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए FR4, उच्च आवृत्ति के लिए PTFE और उच्च ताप के लिए सिरेमिक का उपयोग करें।

RoHS: खतरनाक पदार्थों (सीसा, पारा, आदि) पर प्रतिबंध लगाता है। हैलोजन-मुक्त: विषाक्त गैसों को कम करने के लिए Br/Cl

कम CTE वाली सामग्री आयामी स्थिरता को बेहतर बनाती है। उच्च तापीय चालकता ऊष्मा अपव्यय को बढ़ाती है। उच्च-प्रदर्शन वाले इंसुलेटर सिग्नल हानि को कम करते हैं, जिससे लघुकरण और उच्च प्रदर्शन संभव हो पाता है।

सिग्नल अखंडता (प्रतिबाधा मिलान, प्रति-परावर्तन/क्रॉसस्टॉक), विद्युत वितरण, ग्राउंडिंग और धारा वहन क्षमता।

सिग्नल ट्रेस को छोटा करें, वाया को कम से कम करें। हाई-स्पीड सिग्नलों के लिए डिफरेंशियल पेयर का उपयोग करें और इंपीडेंस को नियंत्रित करें। पावर/ग्राउंड प्लेन ठोस तांबे के बने हों। हस्तक्षेप से बचने के लिए मॉड्यूल को विभाजित करें। लाइन की चौड़ाई करंट पर आधारित हो।

मोटाई/करंट के आधार पर आकार निर्धारित करें (मोटी बोर्डों के लिए बड़े वाया की आवश्यकता होती है)। वाया की संख्या कम से कम रखें। हाई-स्पीड सिग्नल के लिए स्टब्स को हटाने के लिए बैक-ड्रिलिंग का उपयोग करें।

परावर्तन को कम करने के लिए स्रोत, संचरण लाइन और लोड प्रतिबाधाओं का मिलान करना। यह लाइन की चौड़ाई, रिक्ति, परावैद्युत मोटाई और पारगम्यता को नियंत्रित करके प्राप्त किया जाता है (उदाहरण के लिए, FR4 पर 50Ω माइक्रोस्ट्रिप के लिए 0.33 मिमी चौड़ाई)।

घटकों को अलग-अलग रखें; संवेदनशील भागों को शोर के स्रोतों से दूर रखें। परिरक्षण के लिए बहु-परत बोर्डों में पावर/ग्राउंड प्लेन का उपयोग करें। उच्च गति वाले संकेतों के चारों ओर ग्राउंड प्लेन लगाएं। डीकपलिंग कैपेसिटर का उपयोग करें; बेहतर ग्राउंडिंग सुनिश्चित करें।

कार्यात्मक विभाजन, ऊष्मा-संवेदनशील घटकों को अलग करना, उच्च आवृत्ति वाले घटकों को पास रखना, बड़े घटकों को प्राथमिकता देना और आसान स्थापना/रखरखाव सुनिश्चित करना।

प्रेरकत्व को कम करने के लिए पावर और ग्राउंड प्लेन एक-दूसरे के निकट स्थित हैं। वोल्टेज कनेक्शन वाया विधि द्वारा प्रदान किए जाते हैं। पावर प्लेन के लिए ठोस तांबे का उपयोग किया गया है; उच्च-धारा वाले पथों को मोटा बनाया गया है।

गर्म घटकों के नीचे थर्मल वाया और कॉपर प्लेन। उच्च तापीय चालकता वाले सबस्ट्रेट। वायु प्रवाह डिजाइन; आवश्यकता पड़ने पर हीट सिंक/फैन लगाएं।

होल की स्थिति: ±0.1 मिमी. प्लेटेड वाया: ±0.076 मिमी. नॉन-प्लेटेड वाया: ±0.05 मिमी. लाइन की चौड़ाई: ±10%-20%.

Altium Designer (छोटे से मध्यम आकार के डिज़ाइनों के लिए उपयुक्त), Cadence Allegro (उच्च गति वाला मल्टी-लेयर), Mentor PADS (उपयोगकर्ता के अनुकूल और कुशल)।

पैनलिंग → ड्रिलिंग → कॉपर डिपोजिशन → इमेजिंग → प्लेटिंग → एचिंग → सोल्डर मास्क → सिल्कस्क्रीन → सरफेस फिनिश → प्रोफाइलिंग।

समस्याएँ: खुरदरी दीवारें, बर्र, टूटी हुई ड्रिल। समाधान: ड्रिल बदलें, गति/फीड को अनुकूलित करें, सामग्री का निरीक्षण करें।

भूमिका: परत कनेक्शन के लिए छिद्र की दीवारों को चालक बनाना। नियंत्रण: विलयन की संरचना, तापमान (25-35°C), pH (11-12), पूर्व-उपचार की स्वच्छता।

फोटोलिथोग्राफी: एचडीआई के लिए उच्च परिशुद्धता, उच्च लागत और जटिल प्रक्रिया। स्क्रीन प्रिंटिंग: कम लागत/सरल उपकरण, कम परिशुद्धता।

करंट घनत्व, प्लेटिंग समय और विलयन सांद्रता के माध्यम से नियंत्रण। उदाहरण के लिए, 1 औंस (35μm) के लिए 2-3A/dm² पर 20-30 मिनट की आवश्यकता होती है।

एचेंट की सांद्रता, तापमान, समय और स्प्रे दबाव को नियंत्रित करें और उपकरणों का नियमित रखरखाव करें। उच्च सांद्रता से ओवर-एचिंग हो सकती है, जबकि कम सांद्रता से अपूर्ण एचिंग हो सकती है। तापमान को 45-55℃ पर बनाए रखें, बोर्ड की मोटाई आदि के आधार पर समय निर्धारित करें और पूर्ण संपर्क के लिए एकसमान दबाव सुनिश्चित करें।

सर्किट को समान रूप से कवर करें, प्रिंटिंग में कोई कमी न रहे, न ही कोई छेद या बुलबुले दिखाई दें। तांबे की सतह पर तेल की मोटाई: 10-18μm, वाया पर: 5-8μm। सर्किट के किनारों से उचित दूरी बनाए रखें ताकि पैड पर तेल की अत्यधिक परत न चढ़े और शॉर्ट सर्किट का खतरा न हो।

अक्षर स्पष्ट, पूर्ण, अच्छे रंग कंट्रास्ट वाले, महत्वपूर्ण क्षेत्रों को अवरुद्ध किए बिना सटीक रूप से स्थित और मजबूत आसंजन वाले होने चाहिए (उपयुक्त स्याही और उपचार प्रक्रियाओं का चयन करें)।

HASL: कम लागत, अच्छी सोल्डरिंग क्षमता, सीमित समतलता। ENIG: चिकनी सतह, अच्छी सोल्डरिंग क्षमता और संक्षारण प्रतिरोध, उच्च लागत। इमर्शन टिन: अच्छी सोल्डरिंग क्षमता, चिकनी सतह, शेल्फ लाइफ। OSP: कम लागत, सरल प्रक्रिया, सोल्डरिंग क्षमता का कम समय तक बने रहना।

यांत्रिक कटाई (उच्च परिशुद्धता, जटिल बड़े आकार के लिए उपयुक्त)। पंचिंग (उच्च दक्षता, नियमित बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए उपयुक्त)। लेजर कटाई (अत्यंत उच्च परिशुद्धता, उच्च लागत, सूक्ष्म छोटे बैचों के लिए उपयुक्त)। आकार, परिशुद्धता, बैच के आकार और लागत के आधार पर चयन करें।

काटने के बाद आयाम/मोटाई की जाँच करें। ड्रिलिंग के बाद छेद की स्थिति, आकार और दीवार की जाँच करें। प्लेटिंग के बाद तांबे की मोटाई/एकसमानता की जाँच करें। एचिंग के बाद सर्किट की अखंडता की जाँच करें। सोल्डर मास्क/अक्षरों की छपाई गुणवत्ता की जाँच करें। सतह की फिनिशिंग के बाद कोटिंग की मोटाई/चिपकने की जाँच करें। मोल्डिंग के बाद आकार/किनारों की जाँच करें।

फ्लाइंग प्रोब टेस्टर या आईसीटी उपकरण का उपयोग करें। फ्लाइंग प्रोब छोटे बैच/किस्मों के लिए उपयुक्त है, जो ओपन/शॉर्ट सर्किट आदि का पता लगाता है। आईसीटी बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए है, जिसमें विशेष उपकरणों के साथ विद्युत प्रदर्शन का पूर्ण परीक्षण किया जाता है।

मल्टीलेयर बोर्डों में कनेक्टिविटी, रिक्तियों और कॉपर की अखंडता का पता लगाएं। बीजीए सोल्डर जोड़ों और आंतरिक दोषों (विदेशी पदार्थ, परत का उखड़ना) की गैर-विनाशकारी जांच करें।

ऑप्टिकल कैमरों के माध्यम से छवियां एकत्र करें और मानकों से तुलना करके लापता घटकों, गलत संरेखण, शॉर्ट सर्किट जैसी खामियों का पता लगाएं। प्रिंटिंग, प्लेसमेंट और रिफ्लो सोल्डरिंग के बाद वास्तविक समय निरीक्षण में दक्षता और गुणवत्ता में सुधार के लिए इसका उपयोग किया जाता है।

बेंड टेस्ट (निर्दिष्ट कोणों/चक्रों पर दरारों का निरीक्षण करें)। ड्रॉप टेस्ट (टकराव का अनुकरण करें)। वाइब्रेशन टेस्ट (सोल्डरिंग और संरचना की जांच के लिए कंपन का अनुकरण करें)।

आईपीसी-4552 के अनुसार, ENIG उच्च आवृत्ति/उच्च विश्वसनीयता के लिए उपयुक्त है (Ni: 3-5μm, Au: 0.05-0.1μm)। OSP कम लागत वाला है (फिल्म की मोटाई: 0.2-0.5μm, अल्पकालिक भंडारण के लिए उपयुक्त)। HASL परिपक्व है (Sn की मोटाई >2.5μm, समतलता कम)।

विलयन की सांद्रता (अम्लीय एन्चेंट: CuCl₂ 180-220 ग्राम/लीटर, HCl 1.0-1.5 मोल/लीटर) और तापमान 50-55℃ पर समायोजित करें। अत्यधिक कम एन्चिंग होने पर, गति कम करें और स्प्रे का दबाव 2-3 बार तक बढ़ाएँ।

आईपीसी-6012 के अनुसार, सामान्य मल्टीलेयर बोर्ड ≤75μm, एचडीआई बोर्ड ≤50μm। लेजर ड्रिलिंग की स्थिति सटीकता ±25μm, उच्च परिशुद्धता एक्सपोजर मशीनों द्वारा नियंत्रित।

FR-4 सामग्री: अनुदैर्ध्य ≥345MPa, अनुप्रस्थ ≥276MPa (ASTM D790)। 1.6 मिमी मोटाई ≥300MPa।

मेटलोग्राफिक सेक्शनिंग (IPC-TM-650, थ्रू-होल ≥20μm, ब्लाइंड/बर्ड वाया ≥18μm)। एक्सआरएफ गैर-विनाशकारी परीक्षण (सटीकता ±0.5μm)।

प्रीहीट: 90-130℃ (60-120 सेकंड)। सोल्डरिंग ज़ोन: 240-260℃ (संपर्क 2-4 सेकंड)। शीतलन दर: 3-6℃/सेकंड (J-STD-003)।

पारंपरिक: 15-30μm (IPC-6012), सघन क्षेत्र ≥20μm। स्क्रीन प्रिंटिंग: 20-25μm, लाइट क्योरिंग: 15-20μm।

पारंपरिक: 6/6 मिल (0.1524 मिमी)। एलडीआई + रासायनिक नक़्क़ाशी: 3/3 मिल (0.0762 मिमी)। एचडीआई बोर्ड: 1/1 मिल (0.0254 मिमी)।

चालकता के लिए, रेज़िन प्लगिंग (गहराई 80% से अधिक, समतलता त्रुटि 10μm से कम) चुनें। केवल इन्सुलेशन के लिए, कवरिंग (कवरेज चौड़ाई 0.1mm से अधिक) चुनें।

आईपीसी-जे-एसटीडी-033 के अनुसार, नमी की मात्रा को 0.1% से नीचे लाने के लिए 125℃ पर 4-8 घंटे (≤1.6 मिमी: 4 घंटे, ＞1.6 मिमी: 8 घंटे) तक बेक करें।

अधिक खुरदरापन स्किन इफेक्ट और सिग्नल लॉस को बढ़ाता है। RTF फॉयल Ra＜0.5μm (10GHz से अधिक उच्च आवृत्ति के लिए उपयुक्त)। VLP फॉयल Ra＜0.3μm (लॉस में 15%-20% की कमी)।

डिबरिंग मशीन ब्रशिंग (दबाव 0.3-0.5 एमपीए, गति 2-3 मीटर/मिनट)। रासायनिक माइक्रो-एचिंग (सोडियम परसल्फेट 100-150 ग्राम/लीटर, 40-50 ℃, 1-2 मिनट)।

सामान्य: सिंगल-एंडेड ±10%, डिफरेंशियल ±8%। हाई-स्पीड (>1Gbps): सिंगल-एंडेड ±5%, डिफरेंशियल ±3%, लाइन की चौड़ाई, डाइइलेक्ट्रिक मोटाई और कॉपर मोटाई के आधार पर समायोजित।

UL 796 के अनुसार, FR-4 सामग्री 25℃/50% RH पर ≥1400V/mm होनी चाहिए। 1mm की क्रीपेज दूरी 100-200V के बराबर होती है।

न्यूनतम लाइन चौड़ाई/स्पेसिंग, होल व्यास/पैड अनुपात (पैड ≥होल +0.4 मिमी जब होल ≥0.3 मिमी हो), कॉपर क्षेत्र अनुपात (30%-70%), ड्रिल पहलू अनुपात (≤8:1), सोल्डर मास्क ब्रिज चौड़ाई (≥0.1 मिमी)।

कारण: CTE बेमेल, असमान मोटाई, अनुचित तापमान वक्र। समाधान: CTE ≤15ppm/℃ वाली सामग्री का चयन करें, मोटाई सहनशीलता को ±0.05mm तक नियंत्रित करें, तापन दर को ≤3℃/सेकंड तक अनुकूलित करें।

आईपीसी-टीएम-650 के अनुसार, 85℃/85% आरएच पर 168 घंटे के बाद ≥10¹⁰Ω, उच्च स्तरीय अनुप्रयोगों के लिए ≥10¹²Ω, जिसमें सतह की स्वच्छता नियंत्रण की आवश्यकता होती है।

ब्लाइंड वियास: लेजर/मैकेनिकल ड्रिलिंग + प्लेटिंग, गहराई ≤0.5 मिमी, सतह इंटरकनेक्शन के लिए। बरीड वियास: मैकेनिकल ड्रिलिंग + लेमिनेशन, संरेखण की आवश्यकता होती है, आंतरिक परत के संकेतों के लिए परजीवी मापदंडों को कम करने के लिए।

फ्लाइंग प्रोब: कवरेज >98%, छोटे बैच/उच्च घनत्व के लिए उपयुक्त, धीमा (3-5 सेकंड/पॉइंट)। बेड-ऑफ-नेल्स: तेज़ (

प्रत्येक 1 औंस (35 माइक्रोमीटर) की वृद्धि से तापीय चालकता में 38% की वृद्धि होती है। उच्च-शक्ति अनुप्रयोगों में 3 औंस की पन्नी थर्मल वियास के साथ तापमान वृद्धि को 15%-20% तक कम कर देती है।

पारंपरिक: 0.1 मिमी। एलडीआई युक्त उच्च घनत्व वाले बोर्ड: 0.075 मिमी, जो सोल्डरिंग ब्रिजिंग को रोकता है।

पैड पर असमान सोल्डरिंग, अपर्याप्त वाया सोल्डरिंग, असमान सतह। सोल्डर की जाँच करें।