उच्च तापमान प्रतिरोधी और गैर-विकृत कठोर सर्किट बोर्ड

एकठोर मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी)जैसे टिकाऊ इन्सुलेशन सामग्री से बना एक सपाट, लचीला बोर्ड हैफाइबरग्लास-प्रबलित एपॉक्सी(आमतौर पर FR-4), इसकी सतह पर प्रवाहकीय तांबे के रास्ते खुदे हुए हैं। ये रास्ते, या निशान, बोर्ड पर सोल्डर किए गए इलेक्ट्रॉनिक घटकों (उदाहरण के लिए, प्रतिरोधक, आईसी) को विद्युत रूप से आपस में जोड़ते हैं। कठोर पीसीबी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में घटकों को माउंट करने और वायरिंग करने के लिए रीढ़ की हड्डी के रूप में काम करते हैं, जो यांत्रिक समर्थन और विश्वसनीय सिग्नल ट्रांसमिशन प्रदान करते हैं। लचीले विकल्पों के विपरीत, वे तनाव के तहत एक निश्चित आकार बनाए रखते हैं, जो उन्हें आदर्श बनाता हैस्थिर, उच्च-प्रदर्शन अनुप्रयोग. उदाहरण के लिए, उन्हें मानक पर्यावरणीय परिस्थितियों, जैसे तापमान में उतार-चढ़ाव और शारीरिक झटके, को विकृत किए बिना संभालने के लिए इंजीनियर किया गया है।

• सामग्री की संरचना:मुख्य रूप से FR-4 जैसे लैमिनेट्स से निर्मित, जो ज्वाला मंदता, अच्छा इन्सुलेशन और थर्मल स्थिरता (130-140°C तक संचालन) प्रदान करते हैं।
• संरचनात्मक कठोरता:जैसा कि नाम से पता चलता है, वे कठोर और अडिग हैं, घटक स्थापना के लिए उत्कृष्ट यांत्रिक शक्ति प्रदान करते हैं और असेंबली या उपयोग के दौरान विकृति को रोकते हैं।
• विद्युत प्रदर्शन:कॉपर ट्रेस न्यूनतम हस्तक्षेप के साथ कुशल सिग्नल रूटिंग सक्षम करते हैं, कम सिग्नल हानि और प्रतिबाधा नियंत्रण के कारण उच्च गति और उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों का समर्थन करते हैं।
• स्थायित्व और दीर्घायु:नमी, रसायनों और शारीरिक टूट-फूट के प्रति प्रतिरोधी, मांग वाले वातावरण (उदाहरण के लिए, औद्योगिक सेटिंग) में लंबी उम्र सुनिश्चित करता है।
• डिज़ाइन लचीलापन:सिंगल-लेयर, डबल-लेयर या मल्टी-लेयर कॉन्फ़िगरेशन (30+ लेयर तक) में उपलब्ध है, जो बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए लागत-प्रभावशीलता बनाए रखते हुए जटिल सर्किट डिजाइन की अनुमति देता है।
• असेंबली में आसानी:सरफेस-माउंट टेक्नोलॉजी (एसएमटी) जैसी स्वचालित प्रक्रियाओं का उपयोग करके घटकों को आसानी से सोल्डर किया जा सकता है, जिससे उच्च मात्रा में विनिर्माण की सुविधा मिलती है।

-बनाम लचीले पीसीबी:फ्लेक्स पीसीबी पॉलीमाइड जैसी मोड़ने योग्य सामग्री का उपयोग करते हैं, जिससे उन्हें घुमावदार स्थानों (उदाहरण के लिए, पहनने योग्य उपकरणों में) के अनुरूप होने की अनुमति मिलती है। हालाँकि, कठोर पीसीबी इसमें उत्कृष्टता प्राप्त करते हैं:

• लागत प्रभावशीलता:सरल विनिर्माण और FR-4 की व्यापक उपलब्धता के कारण कम सामग्री और उत्पादन लागत।
• यांत्रिक स्थिरता:भारी घटकों या उच्च-कंपन वातावरण (उदाहरण के लिए, ऑटोमोटिव सिस्टम) के लिए बेहतर अनुकूल, क्षति के जोखिम को कम करता है।
• थर्मल प्रबंधन:बेहतर ताप अपव्यय, सर्वर जैसे बिजली-गहन अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण है, क्योंकि कठोर सामग्री बिना ख़राब हुए उच्च तापमान को संभालती है।

-बनाम कठोर-फ्लेक्स पीसीबी:कठोर-फ्लेक्स डिज़ाइन जटिल, अंतरिक्ष-बचत लेआउट (उदाहरण के लिए, फोल्डेबल फोन में) के लिए कठोर और लचीले वर्गों को जोड़ते हैं। कठोर पीसीबी निम्नलिखित में लाभ प्रदान करते हैं:

• सरलता और विश्वसनीयता:आसान डिज़ाइन और कम विफलता बिंदु (उदाहरण के लिए, थकान के लिए कोई फ्लेक्स जोड़ नहीं), जिससे बड़े पैमाने पर उत्पादन में उच्च पैदावार होती है।
• स्थैतिक अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शन:ऐसे उपकरणों में जहां मूवमेंट की आवश्यकता नहीं होती है, कठोर बोर्ड बेहतर सिग्नल अखंडता और कम विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप (ईएमआई) प्रदान करते हैं, जो कंप्यूटिंग हार्डवेयर के लिए आदर्श है।

-कुल मिलाकर श्रेष्ठता:कठोर पीसीबी आम तौर पर सस्ते होते हैं, प्रोटोटाइप के लिए आसान होते हैं, और रोजमर्रा के इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अधिक मजबूत होते हैं, जो वैश्विक पीसीबी बाजार का लगभग 80% हिस्सा कवर करते हैं। उनमें प्रदूषण या फ्लेक्स-प्रेरित विफलता जैसे मुद्दों की संभावना कम होती है, जिससे वे उपभोक्ता और औद्योगिक उपकरणों के लिए एक सुरक्षित विकल्प बन जाते हैं।

कठोर पीसीबी अपनी बहुमुखी प्रतिभा के कारण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में सर्वव्यापी हैं। अनुप्रयोग:

• कंप्यूटिंग और संचार:हाई-स्पीड डेटा प्रोसेसिंग के लिए मदरबोर्ड, रैम मॉड्यूल और राउटर (उदाहरण के लिए, लैपटॉप और सर्वर) में उपयोग किया जाता है।
• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स:स्मार्टफोन (आंतरिक बोर्ड), टीवी, गेमिंग कंसोल और रेफ्रिजरेटर जैसे घरेलू उपकरणों में पाया जाता है, जो यूजर इंटरफेस के लिए विश्वसनीय सर्किटरी प्रदान करता है।
• ऑटोमोटिव सिस्टम:इंजन नियंत्रण इकाइयों (ईसीयू), इंफोटेनमेंट सिस्टम और सुरक्षा सुविधाओं (उदाहरण के लिए, एयरबैग) का अभिन्न अंग, जहां कंपन के खिलाफ स्थायित्व महत्वपूर्ण है।
• औद्योगिक और चिकित्सा उपकरण:कठोर परिस्थितियों में स्थिर संचालन के लिए मशीनरी नियंत्रकों, बिजली आपूर्ति और नैदानिक ​​उपकरणों (उदाहरण के लिए, एमआरआई मशीनें) में नियोजित।
• एयरोस्पेस और रक्षा:अत्यधिक तापमान और झटके झेलने की क्षमता के कारण इसका उपयोग एवियोनिक्स, उपग्रहों और रडार प्रणालियों में किया जाता है।

• डिज़ाइन और सामग्री की तैयारी:इंजीनियर सीएडी सॉफ्टवेयर का उपयोग करके एक पीसीबी लेआउट बनाते हैं, फिर सब्सट्रेट का चयन करते हैं और काटते हैं (उदाहरण के लिए, एफआर -4 लेमिनेट)। प्रवाहकीय परत बनाने के लिए तांबे की पन्नी को बोर्ड पर लेमिनेट किया जाता है।
• पैटर्न स्थानांतरण और नक़्क़ाशी:एक फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया में तांबे पर एक फोटोरेसिस्ट मास्क लगाया जाता है, जिसके बाद सर्किट पैटर्न को परिभाषित करने के लिए यूवी एक्सपोजर लगाया जाता है। रासायनिक नक़्क़ाशी अवांछित तांबे को हटा देती है, केवल वांछित निशान छोड़ देती है।
• ड्रिलिंग और प्लेटिंग:घटक लीड और विअस (इंटर-लेयर कनेक्शन) के लिए छेद ड्रिल किए जाते हैं, फिर विद्युत निरंतरता सुनिश्चित करने और संरचना को मजबूत करने के लिए तांबे के साथ इलेक्ट्रोप्लेट किया जाता है।
• सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन अनुप्रयोग:एक सुरक्षात्मक सोल्डर मास्क (आमतौर पर हरा) निशानों को बचाने और शॉर्ट्स को रोकने के लिए लगाया जाता है, जबकि सिल्कस्क्रीन प्रिंटिंग घटक प्लेसमेंट और पहचान के लिए लेबल जोड़ती है।
• परीक्षण और समापन:स्वचालित परीक्षण (उदाहरण के लिए, विद्युत निरंतरता जांच और एओआई-स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण) कार्यक्षमता को सत्यापित करते हैं। वेव सोल्डरिंग या एसएमटी के माध्यम से घटकों को सोल्डर करने से पहले बोर्डों को सतह परिष्करण (उदाहरण के लिए, संक्षारण प्रतिरोध के लिए एचएएसएल या ईएनआईजी) से गुजरना पड़ सकता है।

इस प्रक्रिया में आमतौर पर जटिलता के आधार पर कई दिन से लेकर कई सप्ताह तक का समय लगता है, और यह दक्षता पर जोर देती है - स्केलेबल उत्पादन के लिए न्यूनतम दोषों के साथ उच्च गुणवत्ता वाले बोर्ड प्रदान करती है।