पीसीबी की निर्माण प्रक्रियाएं क्या हैं?

एक मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में एक मौलिक घटक है, जो भौतिक मंच के रूप में सेवा करता है जो इलेक्ट्रॉनिक घटकों का समर्थन और जोड़ता है। उत्पाद की गुणवत्ता, विश्वसनीयता और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए इंजीनियरों, खरीदारों और प्रौद्योगिकी पेशेवरों के लिए पीसीबी उत्पादन प्रक्रिया को समझना महत्वपूर्ण है। इस लेख का उद्देश्य पीसीबी के निर्माण में शामिल प्रमुख चरणों को पेश करना है, जो इन आवश्यक घटकों को कैसे डिजाइन, गढ़े और परीक्षण किए गए हैं, इस बारे में जानकारी प्रदान करते हैं।

डिजाइन और लेआउट तैयारी

में पहला महत्वपूर्ण चरण पीसीबी उत्पादन डिजाइन और लेआउट तैयारी है, जहां इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को विनिर्माण के लिए एक विस्तृत खाका में अनुवादित किया जाता है।

1। पीसीबी डिजाइन सॉफ्टवेयर

पेशेवर सॉफ़्टवेयर टूल जैसे कि Altium Designer, Kicad और Eagle का उपयोग सटीक पीसीबी लेआउट बनाने के लिए व्यापक रूप से किया जाता है। ये कार्यक्रम इंजीनियरों को विद्युत कनेक्शन के लिए सर्किट योजनाबद्ध, घटक प्लेसमेंट और रूटिंग पथों को परिभाषित करने में सक्षम बनाते हैं। सॉफ्टवेयर सिमुलेशन और त्रुटि जाँच के लिए भी अनुमति देता है, जो संभावित मुद्दों को जल्दी पहचानने में मदद करता है।

2। गेरबर फाइलों की पीढ़ी

एक बार डिज़ाइन को अंतिम रूप देने के बाद, इसे गेरबर फाइलों के रूप में निर्यात किया जाता है - पीसीबी निर्माताओं द्वारा उपयोग किए जाने वाले मानक प्रारूप। इन फ़ाइलों में कॉपर लेयर्स, सोल्डर मास्क, सिल्कस्क्रीन और ड्रिल डेटा के बारे में सभी आवश्यक जानकारी शामिल है, जो उत्पादन मशीनों के लिए सटीक निर्देश के रूप में सेवारत है।

3। विनिर्माणता के लिए डिजाइन (DFM) चेक

उत्पादन के लिए डिजाइन भेजने से पहले, डीएफएम चेक यह सुनिश्चित करने के लिए आयोजित किए जाते हैं कि पीसीबी को मज़बूती से और लागत प्रभावी रूप से निर्मित किया जा सकता है। ये चेक स्पेसिंग नियमों, छेद के आकार, ट्रेस चौड़ाई और घटक पैरों के निशान को सत्यापित करते हैं ताकि निर्माण के दौरान त्रुटियों को कम किया जा सके। उचित DFM पीसीबी उत्पादन में समग्र उपज में सुधार करते हुए देरी और दोषों को कम करता है।

सामग्री चयन और टुकड़े टुकड़े तैयारी

पीसीबी उत्पादन प्रक्रिया में, उपयुक्त सामग्रियों का चयन करना और बेस लैमिनेट्स तैयार करना महत्वपूर्ण कदम हैं जो सीधे बोर्ड के प्रदर्शन, स्थायित्व और विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्तता को प्रभावित करते हैं।

1। सही सब्सट्रेट चुनना

सब्सट्रेट एक पीसीबी की मूलभूत इन्सुलेट परत के रूप में कार्य करता है, यांत्रिक सहायता प्रदान करता है और थर्मल, विद्युत और पर्यावरणीय गुणों को प्रभावित करता है। सामान्य सब्सट्रेट सामग्री में शामिल हैं:

• FR4:  सबसे व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला सब्सट्रेट, शीसे रेशा-प्रबलित एपॉक्सी राल से बनाया गया है। यह अच्छी यांत्रिक शक्ति, विद्युत इन्सुलेशन और लागत-प्रभावशीलता प्रदान करता है, जिससे यह इलेक्ट्रॉनिक्स की एक विस्तृत श्रृंखला के लिए उपयुक्त है।

• सिरेमिक:  उच्च आवृत्ति या उच्च तापमान अनुप्रयोगों में उपयोग किया जाता है, सिरेमिक सब्सट्रेट बेहतर तापीय चालकता और स्थिरता प्रदान करते हैं लेकिन अधिक महंगे हैं।

• पॉलीमाइड:  लचीलेपन और उत्कृष्ट थर्मल प्रतिरोध के लिए जाना जाता है, पॉलीमाइड सब्सट्रेट लचीले पीसीबी और झुकने या तह की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों के लिए आदर्श हैं।

सही सब्सट्रेट चुनना डिवाइस के ऑपरेटिंग वातावरण, यांत्रिक तनाव, विद्युत आवश्यकताओं और लागत की कमी जैसे कारकों पर निर्भर करता है।

2। कॉपर-क्लैड लैमिनेट्स तैयार करना

सब्सट्रेट का चयन करने के बाद, पीसीबी उत्पादन में अगला कदम कॉपर-क्लैड टुकड़े टुकड़े तैयार कर रहा है, जिसमें सब्सट्रेट के लिए बंधे तांबे की पन्नी होती है। तांबे की मोटाई -आमतौर पर 0.5 औंस और 3 औंस प्रति वर्ग फुट के बीच - वर्तमान आवश्यकताओं और डिजाइन जटिलता के आधार पर चुना जाता है। उचित तैयारी अच्छी आसंजन और एकरूपता सुनिश्चित करती है, सटीक नक़्क़ाशी और विश्वसनीय चालकता के लिए महत्वपूर्ण है।

छवि हस्तांतरण और नक़्क़ाशी

पीसीबी उत्पादन में, तांबे के टुकड़े टुकड़े पर सर्किट डिजाइन को स्थानांतरित करना और इसे ठीक से नक़्क़ाशी करना विद्युत मार्ग बनाने के लिए महत्वपूर्ण कदम हैं।

1। फोटोरिस्ट एप्लिकेशन और यूवी एक्सपोज़र

तांबे के ऊपर एक फोटोरिसिस्ट परत लागू होती है। यूवी लाइट का उपयोग करते हुए, सर्किट पैटर्न को बोर्ड पर पेश किया जाता है, अन्य भागों को नरम और हटाने योग्य छोड़ते हुए ट्रेस क्षेत्रों पर फोटोरिसिस्ट को सख्त किया जाता है। यह बोर्ड पर डिजाइन को स्थानांतरित करता है।

2। रासायनिक नक़्क़ाशी

तब बोर्ड को रासायनिक रूप से असुरक्षित तांबे को हटाने के लिए etched किया जाता है, जिससे केवल वांछित प्रवाहकीय निशान होते हैं। सावधान नियंत्रण ओवर -चिंग को रोकता है, ट्रेस अखंडता को संरक्षित करता है।

3। सफाई और निरीक्षण

नक़्क़ाशी के बाद, फोटोरिस्ट को हटा दिया जाता है, और बोर्ड को साफ किया जाता है। दृश्य और स्वचालित निरीक्षण सुनिश्चित करें कि निशान बरकरार और दोष मुक्त हैं, पीसीबी उत्पादन में गुणवत्ता की गारंटी देते हैं।

ड्रिलिंग और चढ़ाना के माध्यम से

ड्रिलिंग और प्लेटिंग के माध्यम से पीसीबी उत्पादन में आवश्यक कदम हैं, विशेष रूप से बहुपरत बोर्डों के लिए, जहां सटीक इंटरलेयर विद्युत कनेक्शन की आवश्यकता होती है।

1। सीएनसी ड्रिलिंग

कंप्यूटर संख्यात्मक नियंत्रण (CNC) मशीनें पीसीबी सब्सट्रेट में सटीक छेद ड्रिल करती हैं। ये छेद घटक लीड और वियास के लिए-होल के रूप में काम करते हैं जो विभिन्न तांबे परतों को विद्युत रूप से जोड़ते हैं। ड्रिलिंग में सटीकता उचित संरेखण और घटकों के फिट, साथ ही विश्वसनीय विद्युत पथ सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है।

2। इलेक्ट्रोलस कॉपर चढ़ाना

ड्रिलिंग के बाद, छेद को एक इलेक्ट्रोलस चढ़ाना प्रक्रिया के माध्यम से तांबे की एक पतली परत के साथ लेपित किया जाता है। यह प्रवाहकीय परत छेद की दीवारों को लाइक करती है, जो पीसीबी की आंतरिक परतों के बीच एक विश्वसनीय विद्युत कनेक्शन बनाती है। यह कदम बहुपरत पीसीबी के लिए महत्वपूर्ण है, जहां सिग्नल अखंडता और विद्युत निरंतरता अच्छी तरह से गठित वीआईएएस पर निर्भर करती है।

3। बहुपरत पीसीबी उत्पादन में सटीकता का महत्व

जटिल बहुपरत बोर्डों में, यहां तक ​​कि ड्रिलिंग या चढ़ाना के दौरान मामूली मिसलिग्न्मेंट बिजली की विफलताओं का कारण बन सकते हैं या प्रदर्शन को कम कर सकते हैं। इसलिए, बोर्ड की अखंडता और कार्यक्षमता को बनाए रखने के लिए पीसीबी उत्पादन के इन चरणों के दौरान सख्त गुणवत्ता नियंत्रण और सटीक उपकरण महत्वपूर्ण हैं।

परत संरेखण और फाड़ना (बहुपरत पीसीबी के लिए)

बहुपरत बोर्डों के पीसीबी उत्पादन में, परत संरेखण और फाड़ना महत्वपूर्ण कदम हैं जो बोर्ड की संरचनात्मक शक्ति और विद्युत कार्यक्षमता सुनिश्चित करते हैं।

1। सटीक परत संरेखण

मल्टीलेयर पीसीबी में कई आंतरिक तांबे और सब्सट्रेट परतें होती हैं जिन्हें फाड़ना से पहले पूरी तरह से संरेखित किया जाना चाहिए। मिसलिग्न्मेंट से सर्किट फेल्योर या शॉर्ट सर्किट हो सकते हैं। विशेष उपकरण और ऑप्टिकल सिस्टम का उपयोग प्रत्येक परत को सटीक रूप से स्थिति के लिए किया जाता है, यह सुनिश्चित करते हुए कि VIAS और निशान स्टैक में मेल खाते हैं।

2। गर्मी और दबाव फाड़ना

एक बार संरेखित होने के बाद, परतों को एक फाड़ना प्रेस में गर्मी और दबाव का उपयोग करके एक साथ बंधुआ किया जाता है। यह प्रक्रिया चिपकने वाली सामग्री के रूप में प्री-प्रीग (पूर्व-पूर्व-संसेचन बॉन्डिंग शीट) का उपयोग करके, एक एकल, ठोस बोर्ड में परतों को फ़्यूज़ करती है। प्रासंगिक तापमान और दबाव सेटिंग्स आवश्यक हैं जो कि विकृति या युद्ध से बचने के लिए आवश्यक हैं।

3। संरचनात्मक अखंडता और विद्युत प्रदर्शन सुनिश्चित करना

फाड़ना प्रक्रिया न केवल पीसीबी को यंत्रवत् ठोस बनाती है, बल्कि जहां जरूरत होती है, वहां परतों के बीच विद्युत अलगाव को बनाए रखती है। यह कदम गारंटी देता है कि तैयार बोर्ड यांत्रिक तनावों का सामना कर सकता है और जटिल इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में मज़बूती से प्रदर्शन कर सकता है।

सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन प्रिंटिंग

पीसीबी उत्पादन प्रक्रिया में, सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन परतों को लागू करना सर्किटरी की रक्षा और विधानसभा में सहायता के लिए महत्वपूर्ण है।

1। सोल्डर मास्क को लागू करना

सोल्डर मास्क तांबे के निशान पर लागू एक सुरक्षात्मक बहुलक परत है। इसका प्राथमिक कार्य ऑक्सीकरण को रोकने और घटक टांका लगाने के दौरान मिलाप पुलों से बचने के लिए है, केवल पैड को उजागर करके जहां घटक माउंट किए जाते हैं। आमतौर पर हरे लेकिन विभिन्न रंगों में उपलब्ध, सोल्डर मास्क पीसीबी की स्थायित्व और विद्युत विश्वसनीयता को बढ़ाता है। सटीक अनुप्रयोग यह सुनिश्चित करता है कि सोल्डर केवल जहां इरादा होता है, वह विधानसभा दोषों को कम करता है।

2। सिल्कस्क्रीन जोड़ना

सोल्डर मास्क एप्लिकेशन के बाद, सिल्कस्क्रीन  परत पीसीबी सतह पर मुद्रित होती है। इस परत में लेबल, घटक रूपरेखा, लोगो और पहचान के निशान शामिल हैं जो विधानसभा, परीक्षण और मरम्मत के दौरान तकनीशियनों की मदद करते हैं। स्पष्ट और सटीक सिल्कस्क्रीन प्रिंटिंग विनिर्माण दक्षता में सुधार करता है और त्रुटियों को कम करता है, जिससे उचित घटक प्लेसमेंट सुनिश्चित होता है।

सतह समापन

सरफेस फिनिशिंग पीसीबी उत्पादन में एक महत्वपूर्ण कदम है जो सोल्डरबिलिटी को बढ़ाता है और उजागर तांबे की सतहों को ऑक्सीकरण और संक्षारण से बचाता है।

1। सामान्य सतह खत्म

कई परिष्करण तकनीकों का उपयोग आमतौर पर उद्योग में किया जाता है, जिनमें शामिल हैं:

• HASL (हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग):  एक व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाने वाला फिनिश जहां पीसीबी को पिघला हुआ मिलाप में डुबोया जाता है और फिर गर्म हवा के साथ समतल किया जाता है। यह अच्छी सोल्डरेबिलिटी प्रदान करता है और लागत प्रभावी है, लेकिन बहुत ठीक पिच घटकों के लिए आदर्श नहीं हो सकता है।

• ENIG (इलेक्ट्रोलेस निकेल विसर्जन गोल्ड):  एक लोकप्रिय लीड-फ्री फिनिश जो उत्कृष्ट सपाटता, संक्षारण प्रतिरोध और लंबे शेल्फ जीवन की पेशकश करता है। ENIG उच्च-विश्वसनीयता अनुप्रयोगों और फाइन-पिच घटकों के लिए आदर्श है।

• OSP (ऑर्गेनिक सोल्डरबिलिटी प्रिजर्वेटिव):  एक पतली कार्बनिक कोटिंग जो तांबे की सतहों की रक्षा करती है और पर्यावरण के अनुकूल है। OSP, सरल PCB के लिए उपयुक्त है और उत्कृष्ट सोल्डरबिलिटी प्रदान करता है, लेकिन धातु के खत्म होने की तुलना में एक छोटा शेल्फ जीवन है।

2। सतह परिष्करण का उद्देश्य

पीसीबी उत्पादन में सतह परिष्करण के मुख्य लक्ष्य हैं:

• मिलाप को बढ़ाना:  यह सुनिश्चित करना कि मिलाप विधानसभा के दौरान पीसीबी पैड का अच्छी तरह से पालन करता है, संयुक्त विश्वसनीयता में सुधार करता है।

• तांबे की सुरक्षा:  तांबे के निशान और पैड के ऑक्सीकरण और संक्षारण को रोकना, जो समय के साथ विद्युत प्रदर्शन को नीचा कर सकता है।

• शेल्फ जीवन में सुधार:  गुणवत्ता से समझौता किए बिना विधानसभा से पहले पीसीबी के भंडारण समय का विस्तार करना।

निष्कर्ष

पीसीबी उत्पादन प्रक्रिया में कई सटीक चरण शामिल हैं - डिजाइन और सामग्री चयन से लेकर नक़्क़ाशी, ड्रिलिंग, लेयरिंग, फिनिशिंग और परीक्षण तक। प्रत्येक चरण अंतिम सर्किट बोर्ड कड़े गुणवत्ता और प्रदर्शन मानकों को पूरा करने के लिए सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

विनिर्माण में सटीक और कठोर गुणवत्ता नियंत्रण विश्वसनीय पीसीबी का उत्पादन करने के लिए आवश्यक है जो आज के उन्नत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों को शक्ति प्रदान करता है।

सर्वोत्तम परिणामों के लिए, अनुभवी और पेशेवर पीसीबी उत्पादन निर्माताओं के साथ साझेदारी करना उच्च गुणवत्ता वाले, भरोसेमंद सर्किट बोर्डों को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है जो अभिनव प्रौद्योगिकियों का समर्थन करते हैं।