ইলেকট্রনিক্স প্রকল্পগুলিতে নিমজ্জন সোনার (ইএনআইজি) পিসিবিগুলির জন্য সমালোচনামূলক নকশা বিবেচনা

উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা সম্পন্ন ইলেকট্রনিক্সের জন্য PCB নির্বাচন করার সময়—মেডিকেল ডিভাইস থেকে শুরু করে মহাকাশ ব্যবস্থা পর্যন্ত—সঠিক সারফেস ফিনিশ নির্বাচন করা একটি গুরুত্বপূর্ণ সিদ্ধান্ত। ইমারশন গোল্ড, বিশেষ করে ইলেক্ট্রলেস নিকেল ইমারশন গোল্ড (ENIG), এর জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা, সমতল পৃষ্ঠ এবং সূক্ষ্ম-পিচ উপাদানগুলির সাথে সামঞ্জস্যের জন্য উল্লেখযোগ্য। তবে, এর সুবিধাগুলি সর্বাধিক করার জন্য সোনার পুরুত্ব, সোল্ডারেবিলিটি, সিগন্যাল পারফরম্যান্স এবং প্রস্তুতকারকের দক্ষতার প্রতি মনোযোগ দেওয়া প্রয়োজন। এই নির্দেশিকাটি আপনার ENIG PCB-গুলি ডিজাইন লক্ষ্য পূরণ করে এবং চাহিদাপূর্ণ পরিবেশে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে তা নিশ্চিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ বিষয়গুলি ভেঙে দেয়।

গুরুত্বপূর্ণ বিষয়সমূহ
  ক. ENIG সূক্ষ্ম-পিচ উপাদান (≤0.4mm) এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশন (28GHz পর্যন্ত) এর জন্য আদর্শ একটি সমতল, জারা-প্রতিরোধী পৃষ্ঠ সরবরাহ করে।
  খ. সোনার পুরুত্ব (0.05–0.2μm) এবং নিকেলের অভিন্নতা (3–6μm) সরাসরি সোল্ডার জয়েন্টের শক্তি এবং দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতার উপর প্রভাব ফেলে।
  গ. ENIG শেলফ লাইফে (১ বছরের বেশি) এবং কঠোর পরিবেশে HASL এবং OSP-এর চেয়ে ভালো পারফর্ম করে, তবে এটির প্রাথমিক খরচ 20–50% বেশি।
  ঘ. IPC-4552-এর সাথে প্রত্যয়িত প্রস্তুতকারকদের সাথে অংশীদারিত্ব সোনার/নিকেল স্তরের জন্য শিল্প মানগুলির সাথে সম্মতি নিশ্চিত করে এবং “ব্ল্যাক প্যাড”-এর মতো ত্রুটিগুলি হ্রাস করে।

কেন ENIG সারফেস ফিনিশ গুরুত্বপূর্ণ
ENIG একটি নিকেল-ফসফরাস স্তর (3–6μm) নিয়ে গঠিত যার উপরে একটি পাতলা সোনার স্তর (0.05–0.2μm) থাকে। এই সংমিশ্রণটি অনন্য সুবিধা প্রদান করে:

  ক. ফ্ল্যাটনেস: HASL (হট এয়ার সোল্ডার লেভেলিং)-এর মতো নয়, যা অসম পৃষ্ঠ তৈরি করে, ENIG-এর মসৃণ ফিনিশ সূক্ষ্ম-পিচ BGAs এবং QFNs-এ সোল্ডার ব্রিজিং ঝুঁকি দূর করে।
  খ. জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা: সোনা একটি বাধা হিসেবে কাজ করে, যা আর্দ্রতা, রাসায়নিক এবং জারণ থেকে তামা এবং নিকেলকে রক্ষা করে—যা স্বয়ংচালিত আন্ডারহুড বা সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
  গ. সোল্ডারেবিলিটি: নিকেল স্তর সোল্ডারে তামার বিস্তার রোধ করে, একাধিক রিফ্লো চক্রের পরেও (৫x পর্যন্ত) শক্তিশালী সংযোগ নিশ্চিত করে।

ENIG বনাম অন্যান্য সারফেস ফিনিশ

সোনার পুরুত্ব ও অভিন্নতা: নির্ভরযোগ্যতার ভিত্তি
ENIG-এ সোনার স্তরটি ডিজাইন অনুসারে পাতলা—বেশি পুরু হলে “গোল্ড এমব্রিটেলমেন্ট” হবে, যা সোল্ডার জয়েন্টকে দুর্বল করে দেবে; খুব পাতলা হলে নিকেল স্তরকে জারণ থেকে রক্ষা করতে পারবে না।

  ক. সর্বোত্তম সীমা: 0.05–0.2μm সোনা সোল্ডারেবিলিটির সাথে আপস না করে জারা সুরক্ষা নিশ্চিত করে।
  খ. নিকেলের ভূমিকা: 3–6μm নিকেল স্তর একটি বাধা হিসেবে কাজ করে, যা তামা কে সোল্ডারে প্রবেশ করতে বাধা দেয়। 6–8% ফসফরাসের পরিমাণ জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সোল্ডার জয়েন্টের শক্তির মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখে।
  গ. অভিন্নতা: সোনার পুরুত্বের তারতম্য (>±0.02μm) দুর্বল স্থান তৈরি করে। প্রস্তুতকারকরা স্তর ধারাবাহিকতা যাচাই করতে, IPC-4552-এর সাথে সম্মতি নিশ্চিত করতে এক্স-রে ফ্লুরোসেন্স (XRF) ব্যবহার করেন।

পারফরম্যান্সে সোনার পুরুত্বের প্রভাব

সোল্ডারেবিলিটি ও অ্যাসেম্বলি: সাধারণ ভুলগুলি এড়ানো
ENIG-এর সোল্ডারেবিলিটি সঠিক প্রক্রিয়াকরণের উপর নির্ভর করে। মূল বিবেচ্য বিষয়গুলি:

  ক. ব্ল্যাক প্যাড প্রতিরোধ: এই ত্রুটি (সোনার নিচে নিকেল জারা) ঘটে যখন সোনা নিকেল শস্যের সীমানা ভেদ করে। প্লেটিং করার সময় কঠোর pH (4.5–5.5) এবং তাপমাত্রা (85–90°C) নিয়ন্ত্রণ আছে এমন প্রস্তুতকারক নির্বাচন করুন।
  খ. রিফ্লো প্রোফাইল: ENIG সীসা-মুক্ত রিফ্লোর সাথে সেরা পারফর্ম করে (সর্বোচ্চ তাপমাত্রা 245–260°C)। >260°C-এর বেশি তাপমাত্রায় দীর্ঘ সময় ধরে এক্সপোজার এড়িয়ে চলুন, যা নিকেল-সোল্ডার বন্ধন দুর্বল করে।
  গ. পরিদর্শন: অ্যাসেম্বলির পরে এক্স-রে এবং AOI (অটোমেটেড অপটিক্যাল ইন্সপেকশন) BGA জয়েন্টগুলিতে শূন্যতার মতো লুকানো ত্রুটিগুলি সনাক্ত করে, যা চিকিৎসা ইমপ্লান্ট এবং স্বয়ংচালিত সুরক্ষা সিস্টেমের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সিগন্যাল ইন্টিগ্রিটি
ENIG বেশিরভাগ উচ্চ-গতির ডিজাইনে ভালো কাজ করে তবে এতে মনোযোগ দিতে হবে:

  ক. ইম্পিডেন্স কন্ট্রোল: সোনার পরিবাহিতা (410 S/m) তামার চেয়ে কম কিন্তু 5G (28GHz) এবং IoT অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য যথেষ্ট। সঠিক ট্রেস প্রস্থ (3–5mil) এবং ডাইইলেকট্রিক পুরুত্ব (4–6mil) সহ 50Ω (একক-শেষ) বা 100Ω (ডিফারেনশিয়াল) ইম্পিডেন্স বজায় রাখুন।
  খ. mmWave-এ ক্ষতি: 60GHz-এর বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে, ENIG-এর নিকেল স্তর সামান্য সিগন্যাল ক্ষতি ঘটায় (≈0.5dB/inch ইমারশন সিলভারের চেয়ে বেশি)। রাডার বা স্যাটেলাইট সিস্টেমের জন্য, আপনার প্রস্তুতকারকের সাথে “পাতলা-নিকেল ENIG” বিকল্পগুলি নিয়ে আলোচনা করুন।

খরচ ও মূল্য: ENIG কি বিনিয়োগের যোগ্য?
ENIG-এর প্রাথমিক খরচ বেশি, তবে এটি দীর্ঘমেয়াদী খরচ কমায়:

  ক. প্রাথমিক খরচ: সোনার দাম এবং প্লেটিং জটিলতার কারণে HASL-এর চেয়ে 20–50% বেশি। একটি 4-লেয়ার PCB-এর জন্য, ENIG-এর গড় খরচ $61 বনাম সীসা-মুক্ত HASL-এর জন্য $45 (100-ইউনিট রান)।
  খ. মালিকানার মোট খরচ: কম রিওয়ার্ক (ভালো সোল্ডারেবিলিটির কারণে) এবং দীর্ঘ পণ্যের জীবন (জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা) শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে 5 বছরে 30% খরচ কমায়।

সঠিক প্রস্তুতকারক নির্বাচন করা
এরকম অংশীদার খুঁজুন যাদের আছে:

  ক. সার্টিফিকেশন: IPC-4552 (সোনা/নিকেল স্ট্যান্ডার্ড) এবং IPC-A-600 ক্লাস 3 (উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা PCB)।
  খ. প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ: স্তর পুরুত্বের জন্য XRF, সারফেস ত্রুটির জন্য AOI, এবং নির্ভরযোগ্যতা যাচাই করার জন্য তাপীয় সাইক্লিং পরীক্ষা (-40°C থেকে 125°C)।
  গ. কাস্টম ক্ষমতা: সোনার পুরুত্ব সামঞ্জস্য করার ক্ষমতা (যেমন, ভোক্তা ডিভাইসের জন্য 0.1μm, মহাকাশের জন্য 0.2μm) এবং কঠোর সহনশীলতা সমর্থন করা (±0.01μm)।

FAQ
প্রশ্ন: ENIG কি তারের বন্ধনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে?
উত্তর: হ্যাঁ—0.15–0.2μm সোনার স্তর সেন্সর এবং RF মডিউলগুলিতে অ্যালুমিনিয়াম তারের বন্ধনের জন্য ভালো কাজ করে।

প্রশ্ন: আর্দ্র পরিবেশে ENIG কেমন পারফর্ম করে?
উত্তর: ENIG OSP বা HASL-এর চেয়ে আর্দ্রতা প্রতিরোধ করে, যা গ্রীষ্মমন্ডলীয় বা সামুদ্রিক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আদর্শ করে তোলে (IPC-TM-650 2.6.3.7, 95% RH-এ 1000 ঘন্টা পরীক্ষা করা হয়েছে)।

প্রশ্ন: ENIG কি RoHS-অনুগত?
উত্তর: হ্যাঁ—ENIG সীসা-মুক্ত নিকেল এবং সোনা ব্যবহার করে, যা RoHS 2.0 এবং REACH মান পূরণ করে।

উপসংহার
ENIG উচ্চ-নির্ভরযোগ্যতা সম্পন্ন ইলেকট্রনিক্সের জন্য একটি প্রিমিয়াম পছন্দ, যা অতুলনীয় ফ্ল্যাটনেস, জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সোল্ডারেবিলিটি প্রদান করে। সোনার পুরুত্ব, প্রস্তুতকারকের দক্ষতা এবং ডিজাইন-ফর-ম্যানুফ্যাকচারেবিলিটির উপর মনোযোগ দিয়ে, আপনি খরচ পরিচালনা করার সময় ENIG-এর সুবিধাগুলি কাজে লাগাতে পারেন। যে প্রকল্পগুলিতে কর্মক্ষমতা এবং দীর্ঘায়ু গুরুত্বপূর্ণ—5G বেস স্টেশন থেকে জীবন রক্ষাকারী চিকিৎসা ডিভাইস পর্যন্ত—ENIG কেবল একটি সারফেস ফিনিশ নয়; এটি নির্ভরযোগ্যতার একটি বিনিয়োগ।