এইচডিআই পিসিবি ডিজাইন: উপাদান নির্বাচন, স্ট্যাকআপ, এবং সিগন্যাল পারফরম্যান্স অপটিমাইজেশন

গ্রাহকের অনুমোদিত চিত্র

হাই-ডেন্সিটি ইন্টারকানেক্ট (এইচডিআই) পিসিবি আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের মেরুদণ্ডে পরিণত হয়েছে, যা 5 জি ডিভাইস, এআই প্রসেসর,এবং মেডিকেল ইমেজিং সরঞ্জামঐতিহ্যবাহী PCB-র বিপরীতে, HDI ডিজাইনগুলি মাইক্রোভিয়া, সূক্ষ্ম ট্রেস এবং উন্নত উপকরণ ব্যবহার করে আরও বেশি উপাদানকে ছোট জায়গাগুলিতে প্যাক করে তবে এই ঘনত্বের সাথে অনন্য চ্যালেঞ্জগুলি আসে।সাফল্য তিনটি গুরুত্বপূর্ণ কারণের উপর নির্ভর করে: সঠিক উপকরণ নির্বাচন, একটি দক্ষ স্ট্যাকআপ ডিজাইন, এবং সংকেত অখণ্ডতা অপ্টিমাইজ করা। ভালভাবে সম্পন্ন, এইচডিআই পিসিবিগুলি স্ট্যান্ডার্ড পিসিবিগুলির তুলনায় 40% দ্বারা সংকেত ক্ষতি হ্রাস করে এবং ডিভাইসের আকার 30% হ্রাস করে।এখানে কিভাবে প্রতিটি উপাদান আয়ত্ত করতে হয়.

মূল তথ্য
1.এইচডিআই পিসিবিগুলির জন্য 10GHz এর উপরে ফ্রিকোয়েন্সিতে সংকেত অখণ্ডতা বজায় রাখতে কম ক্ষতির, স্থিতিশীল উপকরণ প্রয়োজন।
2স্ট্যাকআপ ডিজাইন (১+এন+১ কনফিগারেশন, মাইক্রোভিয়া স্থাপন) সরাসরি প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণ এবং তাপীয় ব্যবস্থাপনাকে প্রভাবিত করে।
3মাইক্রোভিয়া (≤১৫০ মাইক্রোমিটার) সিগন্যাল প্রতিফলন হ্রাস করে এবং ঐতিহ্যগত থ্রু-হোল ডিজাইনের তুলনায় 30% বেশি উপাদান ঘনত্ব সক্ষম করে।
4.সিগন্যাল পারফরম্যান্স উপাদানগুলির ডাইলেক্ট্রিক বৈশিষ্ট্য, ট্র্যাক জ্যামিতি এবং স্তর স্পেসিং-এর উপর নির্ভর করে যা 5G এবং উচ্চ-গতির ডিজিটাল অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সমালোচনামূলক।

এইচডিআই পিসিবিগুলিকে কী অনন্য করে তোলে?
এইচডিআই পিসিবিগুলি তাদের সূক্ষ্ম-পিচ উপাদানগুলিকে সমর্থন করার ক্ষমতা (≤0.4 মিমি) এবং উচ্চ সংযোগ ঘনত্ব ব্যবহার করে সংজ্ঞায়িত করা হয়ঃ
1.মাইক্রোভিয়াসঃ ছোট ব্যাসার্ধের ভিয়াস (50-150 μm) যা পুরো বোর্ডটি প্রবেশ না করে স্তরগুলিকে সংযুক্ত করে, সংকেত ক্ষতি হ্রাস করে।
2.ফাইন ট্রেসঃ তামার লাইনগুলি 25μm (1 মিলিমিটার) পর্যন্ত সংকীর্ণ, যা সংকুচিত স্থানে আরও বেশি রুটিংয়ের অনুমতি দেয়।
3উচ্চ স্তর গণনাঃ কমপ্যাক্ট স্ট্যাকআপস (প্রায়শই 6 ′′ 12 স্তর) ঘনিষ্ঠভাবে স্পেসযুক্ত সংকেত এবং পাওয়ার প্লেন সহ।
এই বৈশিষ্ট্যগুলি এইচডিআইকে স্মার্টফোন (যা 1000+ উপাদান প্যাক করে), 5 জি বেস স্টেশন এবং পরিধানযোগ্য স্বাস্থ্য মনিটরগুলির মতো ডিভাইসের জন্য আদর্শ করে তোলে যেখানে স্থান এবং গতি আলোচনাযোগ্য নয়।

উপাদান নির্বাচনঃ এইচডিআই পারফরম্যান্সের ভিত্তি
এইচডিআই উপকরণগুলিকে তিনটি সমালোচনামূলক বৈশিষ্ট্যগুলি ভারসাম্য বজায় রাখতে হবেঃ ডাইলেক্ট্রিক ধ্রুবক (ডি কে), বিচ্ছিন্নতা ফ্যাক্টর (ডি এফ) এবং তাপীয় স্থিতিশীলতা।এমনকি এই বৈশিষ্ট্যগুলির সামান্য পার্থক্যও সংকেতের কর্মক্ষমতা হ্রাস করতে পারে, বিশেষ করে ১০ গিগাহার্জ এর বেশি ফ্রিকোয়েন্সিতে।

​
কেন Dk এবং Df গুরুত্বপূর্ণ

1.ডিলেক্ট্রিক ধ্রুবক (Dk): বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চয় করার জন্য একটি উপাদানের ক্ষমতা পরিমাপ করে। কম Dk (≤3.5) 5G এর জন্য সংকেত বিলম্বকে হ্রাস করে, যেখানে 0.5 Dk হ্রাস 10% দ্বারা প্রসারণ বিলম্বকে হ্রাস করে।
2.বিচ্ছিন্নতা ফ্যাক্টর (ডিএফ): তাপ হিসাবে শক্তির ক্ষতির পরিমাপ করে। কম ডিএফ (<0.005) সংকেত হ্রাসকে হ্রাস করে; ২৮ গিগাহার্জ এ, 0.002 এর ডিএফ এর ফলে Df এর চেয়ে 50% কম ক্ষতি হয় 0.01 10 সেমি ট্রেস।
উদাহরণস্বরূপ, পিপিও/পিটিএফই ব্যবহার করে একটি ৫জি বেস স্টেশন (ডিক ৩।2, Df 0.003) স্ট্যান্ডার্ড FR-4 ব্যবহারের তুলনায় 30% ভাল সংকেত শক্তি বজায় রাখে, 150 মিটার দ্বারা কভারেজ পরিসীমা প্রসারিত করে।

এইচডিআই স্ট্যাকআপ ডিজাইনঃ ঘনত্ব এবং কর্মক্ষমতা ভারসাম্য

এইচডিআই স্ট্যাকআপ ডিজাইন নির্ধারণ করে যে স্তরগুলি কীভাবে মিথস্ক্রিয়া করে, সংকেত অখণ্ডতা, তাপীয় ব্যবস্থাপনা এবং উত্পাদনযোগ্যতার উপর প্রভাব ফেলে। লক্ষ্যটি দৈর্ঘ্য, নিয়ন্ত্রণ প্রতিবন্ধকতা,এবং সংবেদনশীল সংকেত স্তর থেকে গোলমাল শক্তি স্তর পৃথক.

সাধারণ এইচডিআই স্ট্যাকআপ কনফিগারেশন

স্ট্যাকআপের মূল নীতি
1.সিগন্যাল-পাওয়ার বিচ্ছেদঃ ইম্পেড্যান্স নিয়ন্ত্রণ এবং ইএমআই হ্রাস করার জন্য উচ্চ গতির সংকেত স্তরগুলির (যেমন, 50Ω আরএফ ট্রেস) সংলগ্ন স্থল সমতল স্থাপন করুন। ডিফারেনশিয়াল জোড়া (যেমন, ইউএসবি 3.2) এর জন্য,স্পেসিং ট্রেস 0 দ্বারা একটি 90Ω প্রতিবন্ধকতা বজায় রাখা.২ ০.৩ মিমি দূরে।
2.মাইক্রোভিয়া কৌশলঃ সিগন্যাল প্রতিফলনকে হ্রাস করতে 1: 1 আকার অনুপাতের মাইক্রোভিয়াস (50μm ব্যাসার্ধ, 50μm গভীরতা) ব্যবহার করুন। স্ট্যাকড মাইক্রোভিয়াস (২+ স্তর সংযুক্ত করে) ঘন নকশাগুলিতে 40% দ্বারা গণনা হ্রাস করে।
3তাপীয় স্তরঃ তাপ ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য উচ্চ-শক্তির এইচডিআই (যেমন, ইভি চার্জার) এ একটি পুরু তামা স্তর (2oz) বা অ্যালুমিনিয়াম কোর অন্তর্ভুক্ত করুন।একটি 12 স্তর HDI একটি 2oz তামা গ্রাউন্ড সমতল সঙ্গে 15 °C দ্বারা উপাদান তাপমাত্রা কমাতে.

এইচডিআই ডিজাইনে সিগন্যাল পারফরম্যান্স অপ্টিমাইজ করা
এইচডিআই এর উচ্চ ঘনত্ব ক্রসস্টক, প্রতিফলন এবং ইএমআই থেকে সংকেতের অবনতির ঝুঁকি বাড়ায়। এই কৌশলগুলি নির্ভরযোগ্য কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করেঃ

1প্রতিবন্ধকতা নিয়ন্ত্রণ
a. টার্গেট ইম্পেডেন্সঃ একক-শেষের আরএফ ট্রেসের জন্য 50Ω, ডিফারেনশিয়াল জোড়ার জন্য 90Ω (যেমন, PCIe 4.0) এবং ভিডিও সিগন্যালের জন্য 75Ω।
b.Calculation Tools: Polar Si8000 এর মত সফটওয়্যার ব্যবহার করে ট্রেস প্রস্থ (০.৮ মিমি পুরু বোর্ডে ৫০Ω এর জন্য ৩৫ মিলিমিটার) এবং ডাইলেক্ট্রিক বেধ (কম Dk উপাদানগুলির জন্য ৪৬ মিলিমিটার) সামঞ্জস্য করা যায়।
c. টেস্টিংঃ টাইম ডোমেইন রিফ্লেক্টোমেট্রি (টিডিআর) দিয়ে যাচাই করুন যাতে ইম্পেড্যান্স বৈচিত্র্য লক্ষ্যমাত্রার ± 10% এর মধ্যে থাকে।

2ক্রসট্যাক রিডাকশন
a.Trace Spacing: -30dB এর নিচে ক্রসস্টোক হ্রাস করার জন্য সমান্তরাল ট্র্যাকগুলি তাদের প্রস্থের কমপক্ষে 3x দূরে রাখুন (উদাহরণস্বরূপ, 5 মিলি ট্র্যাকগুলির 15 মিলি স্পেসিং প্রয়োজন) ।
(খ) গ্রাউন্ড প্লেনঃ সিগন্যাল স্তরগুলির মধ্যে শক্ত গ্রাউন্ড প্লেনগুলি ঢাল হিসাবে কাজ করে, 12-স্তরের এইচডিআইতে ক্রসস্টককে 60% হ্রাস করে।
c. রুটিংঃ ডান কোণ বাঁক এড়িয়ে চলুন (৪৫ ডিগ্রি কোণ ব্যবহার করুন) এবং ০.৫ ইঞ্চির বেশি সমান্তরাল রানকে কমিয়ে আনুন।

3. অপ্টিমাইজেশনের মাধ্যমে
a. ব্লাইন্ড/ব্রিড ভিয়াসঃ এই ভিয়াসগুলি পুরো বোর্ডটি প্রবেশ করে না, স্টাবের দৈর্ঘ্য (প্রতিফলনের উত্স) 70% হ্রাস করে।
b.Via Stubs: স্টাব দৈর্ঘ্য সংকেত তরঙ্গদৈর্ঘ্যের <১০% (যেমন ২৮ গিগাহার্জ সংকেতের জন্য <২ মিমি) বজায় রাখুন যাতে রেজোনেন্স এড়ানো যায়।
c. এন্টি-প্যাড ডিজাইনঃ গ্রাউন্ড প্লেনের হস্তক্ষেপ রোধ করার জন্য 2x ডায়ামেটারের এন্টি-প্যাড ব্যবহার করুন (100μm এর জন্য 50μm এন্টি-প্যাড) ।

4ইএমআই শেল্ডিং
a.ফারাডে কয়েজঃ সংবেদনশীল সার্কিটগুলি (যেমন, জিপিএস মডিউলগুলি) গ্রাউন্ড প্লেনের সাথে সংযুক্ত স্থল তামার ঢালগুলির সাথে আবৃত করুন।
b. ফিল্টারিংঃ এইচডিআইতে প্রবেশ/প্রস্থান থেকে ইএমআই ব্লক করতে সংযোগকারী পোর্টে ফেরাইট মণু বা ক্যাপাসিটর যুক্ত করুন।

বাস্তব বিশ্বের এইচডিআই অ্যাপ্লিকেশন এবং ফলাফল
a.5G স্মার্টফোন: 1+4+1 HDI স্ট্যাকআপ (কম-Dk FR-4) সহ 6.7 ইঞ্চি ফোনটি একটি স্টিক PCB এর তুলনায় 20% বেশি উপাদান ফিট করে, আকার বৃদ্ধি না করে 5G মিমি ওয়েভ এবং 4K ক্যামেরা সমর্থন করে।
বি.মেডিকেল আল্ট্রাসাউন্ডঃ পিটিএফই উপাদান (ডি কে ২.৮) দিয়ে একটি ১২ স্তর পূর্ণ এইচডিআই 30% দ্রুত সংকেত প্রক্রিয়াকরণ সক্ষম করে, 15% দ্বারা চিত্র রেজোলিউশন উন্নত করে।
গ.এয়ারস্পেস সেন্সর: সিরামিক ভরা পিটিএফই সহ ৮ স্তরের এইচডিআই -৫৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে ১২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস তাপমাত্রায় নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে, ৪০ গিগাহার্জ এ সিগন্যাল ক্ষতি <০.৫ ডিবি। এটি উপগ্রহ যোগাযোগের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন
প্রশ্নঃ এইচডিআই পিসিবি খরচ কত যোগ করে?
উত্তরঃ HDI-এর খরচ ঐতিহ্যবাহী PCB-এর তুলনায় 20~50% বেশি, কিন্তু 30% স্থান সাশ্রয় এবং 40% পারফরম্যান্স বৃদ্ধি উচ্চ মূল্যের ডিভাইসে বিনিয়োগকে সমর্থন করে (যেমন, 5G মডেম, চিকিৎসা সরঞ্জাম) ।
প্রশ্ন: এইচডিআই-তে সর্বনিম্ন ট্রেস প্রস্থ কত?
উত্তরঃ উন্নত এইচডিআই 10 μm (0.4 মিলি) ট্রেস সমর্থন করে, তবে 25 ¢ 50 μm উত্পাদনযোগ্যতার জন্য স্ট্যান্ডার্ড। আরও সংকীর্ণ ট্রেসের জন্য আরও সুনির্দিষ্ট খোদাই প্রয়োজন (± 1 μm সহনশীলতা) ।
প্রশ্ন: কবে ধারাবাহিক ল্যামিনেশন ব্যবহার করা উচিত?
উঃ ধারাবাহিক স্তরায়ন (এক সময়ে এক স্তর নির্মাণ) 12+ স্তর HDI এর জন্য আদর্শ, মাইক্রোভিয়া স্থাপনার উপর আরও সূক্ষ্ম নিয়ন্ত্রণ সক্ষম করে এবং স্তর ভুল সমন্বয়কে <10μm এ হ্রাস করে।

উপসংহার
এইচডিআই পিসিবি ডিজাইন উপাদান, স্ট্যাকআপ এবং সংকেত অপ্টিমাইজেশান একটি কৌশলগত ভারসাম্য দাবি করে। নিম্ন-Dk, নিম্ন-Df উপকরণ নির্বাচন করে, দক্ষ স্ট্যাকআপ ডিজাইন এবং সংকেত অবনতি প্রশমিত,প্রকৌশলীরা উচ্চ ঘনত্বের ইলেকট্রনিক্সের পূর্ণ সম্ভাবনার উন্মোচন করতে পারে৫জি, মেডিকেল ডিভাইস বা এয়ারস্পেস সিস্টেমের জন্য হোক না কেন, এইচডিআই কেবলমাত্র আরও উপাদান প্যাকিংয়ের বিষয়ে নয়, এটি সম্ভাব্য ক্ষুদ্রতম ফর্ম ফ্যাক্টরে নির্ভরযোগ্য, উচ্চ-কার্যকারিতা সমাধান সরবরাহের বিষয়ে।