উচ্চ ঘনত্বের ইন্টারকানেক্ট (এইচডিআই) মাল্টিলেয়ার পিসিবিঃ পরবর্তী প্রজন্মের ক্ষুদ্রায়ন এবং পারফরম্যান্সকে শক্তিশালী করে

গ্রাহক-অনুমোদিত চিত্রাবলী

ছোট, দ্রুত এবং আরও শক্তিশালী ইলেকট্রনিক্স তৈরির দৌড়ে, ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলি একটি সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হচ্ছে। ভাঁজ করা স্মার্টফোন, চিকিৎসাযোগ্য পরিধানযোগ্য ডিভাইস এবং স্বায়ত্তশাসিত গাড়ির সেন্সরগুলির মতো ডিভাইসগুলির জন্য আরও বেশি কার্যকারিতা প্রয়োজন, যা স্ট্যান্ডার্ড মাল্টিলেয়ার পিসিবিগুলি তাদের বড় ভায়া এবং সীমিত ঘনত্বের কারণে সরবরাহ করতে পারে না। এখানে হাই-ডেনসিটি ইন্টারকানেক্ট (HDI) মাল্টিলেয়ার পিসিবি আসে: এমন একটি প্রযুক্তি যা মাইক্রোভিয়াস, উন্নত উপকরণ এবং নির্ভুল উত্পাদন ব্যবহার করে জটিল সার্কিটগুলিকে ক্ষুদ্র স্থানে স্থাপন করে। HDI কেবল একটি আপগ্রেড নয়; এটি ইলেকট্রনিক্স ডিজাইন এবং তৈরির পদ্ধতিতে একটি বিপ্লব। এখানে কারণ দেওয়া হলো কেন HDI আধুনিক ডিভাইসগুলির ভিত্তি হয়ে উঠছে, এটি কীভাবে কাজ করে এবং আপনার প্রকল্পের জন্য এটি কখন বেছে নেবেন।

HDI মাল্টিলেয়ার পিসিবি কি?
HDI পিসিবিগুলি চরম ঘনত্বের জন্য তৈরি উন্নত মাল্টিলেয়ার বোর্ড। ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির থেকে ভিন্ন, যা থ্রু-হোল ভায়া (বোর্ডের মধ্যে দিয়ে ড্রিল করা) এবং বৃহত্তর ট্রেস স্পেসিংয়ের উপর নির্ভর করে, HDI ব্যবহার করে:

  ক. মাইক্রোভিয়াস: ছোট, লেজার-ড্রিল করা ছিদ্র (6–10 মিল ব্যাসের) যা পুরো বোর্ড ছিদ্র না করে স্তরগুলিকে সংযুক্ত করে।
  খ. ব্লাইন্ড/বুরied ভায়া: ভায়া যা শুধুমাত্র সারফেস স্তরগুলিকে ভিতরের স্তরের সাথে (ব্লাইন্ড) বা ভিতরের স্তরগুলিকে একে অপরের সাথে (বুরied) সংযুক্ত করে, স্থান বাঁচায়।
  গ. বিল্ড-আপ স্তর: পাতলা, অন্তরক (ইনসুলেটর) এবং তামার স্তর, যা সূক্ষ্ম ট্রেস প্রস্থ (≤3 মিল) এবং সংকীর্ণ ব্যবধান (≤2 মিল) সক্ষম করতে ধীরে ধীরে যোগ করা হয়।

এই ডিজাইন জটিল সার্কিটগুলির জন্য প্রয়োজনীয় স্তরের সংখ্যা হ্রাস করে, সংকেত পথ ছোট করে এবং নয়েজ কম করে – যা 5G মডেম বা AI-চালিত সেন্সরগুলির মতো উচ্চ-গতির অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

HDI বনাম ঐতিহ্যবাহী মাল্টিলেয়ার পিসিবি: একটি গুরুত্বপূর্ণ তুলনা
HDI এবং ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির মধ্যে পার্থক্য আকারের চেয়ে অনেক বেশি। এখানে প্রধান কর্মক্ষমতা এবং ডিজাইন মেট্রিকগুলিতে তাদের তুলনা করা হলো:

কিভাবে HDI মাল্টিলেয়ার পিসিবি তৈরি করা হয়
HDI উত্পাদন একটি নির্ভুল প্রক্রিয়া, যা মাইক্রোস্কেল বৈশিষ্ট্যগুলি অর্জনের জন্য উন্নত যন্ত্রপাতি এবং কঠোর গুণমান নিয়ন্ত্রণকে একত্রিত করে। এখানে মূল পদক্ষেপগুলির একটি সরলীকৃত বিভাজন দেওয়া হলো:

1. কোর প্রস্তুতি
HDI প্রায়শই FR-4 বা Rogers-এর মতো উচ্চ-পারফরম্যান্স উপাদানের একটি পাতলা “কোর” স্তর (সাধারণত 0.2–0.4 মিমি পুরু) দিয়ে শুরু হয়। এই কোর কাঠামোগত স্থিতিশীলতা প্রদান করে এবং বিল্ড-আপ স্তরগুলির ভিত্তি তৈরি করে।

2. মাইক্রোভিয়ার জন্য লেজার ড্রিলিং
ঐতিহ্যবাহী যান্ত্রিক ড্রিলগুলি 50 মিলের চেয়ে ছোট ছিদ্র তৈরি করতে পারে না, তাই HDI মাইক্রোভিয়াস (6–10 মিল) ড্রিল করার জন্য UV বা CO₂ লেজার ব্যবহার করে, যার নির্ভুলতা ±1μm। এই পদক্ষেপটি নিশ্চিত করে যে ভায়াগুলি ঠিক যেখানে প্রয়োজন সেখানে স্থাপন করা হয়েছে, এমনকি ঘন ক্লাস্টারেও (প্রতি বর্গ সেন্টিমিটারে 100টি পর্যন্ত ভায়া)।

3. বিল্ড-আপ স্তর
পাতলা অন্তরক স্তর (0.05–0.1 মিমি পুরু) এবং তামা (0.5–1 oz) ধীরে ধীরে যোগ করা হয়:

  ক. অন্তরক কোর-এর উপর স্তরিত করা হয়, তারপর সংযোগ পয়েন্টগুলি উন্মোচন করার জন্য লেজার-ড্রিল করা হয়।
  খ. তামা ছিদ্রগুলিতে প্লেট করা হয় (পরিবাহী ভায়া তৈরি করতে) এবং ফটো-লিথোগ্রাফি ব্যবহার করে সূক্ষ্ম ট্রেসে (2–3 মিল চওড়া) খোদাই করা হয়।
  গ. এই প্রক্রিয়াটি প্রতিটি বিল্ড-আপ স্তরের জন্য পুনরাবৃত্তি হয়, একটি ঘন, স্তরযুক্ত কাঠামো তৈরি করে।

4. পরিদর্শন ও পরীক্ষা
HDI-এর ক্ষুদ্র বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য কঠোর গুণমান পরীক্ষা প্রয়োজন:

  ক. স্বয়ংক্রিয় অপটিক্যাল পরিদর্শন (AOI): ট্রেস ত্রুটি বা ভুলভাবে সারিবদ্ধ ভায়াগুলির জন্য স্ক্যান করে।
  খ. এক্স-রে পরিদর্শন: ভিতরের স্তরে ভায়া প্লেটিং গুণমান যাচাই করে (কোনও শূন্যতা নেই)।
  গ. ইম্পিডেন্স টেস্টিং: সংকেত অখণ্ডতা নিশ্চিত করে (উচ্চ-গতির ডিজাইনের জন্য গুরুত্বপূর্ণ)।

HDI মাল্টিলেয়ার পিসিবি-এর প্রধান সুবিধা
HDI-এর অনন্য ডিজাইন এবং উত্পাদন এমন সুবিধাগুলি উন্মোচন করে যা এটিকে আধুনিক ইলেকট্রনিক্সের জন্য অপরিহার্য করে তোলে:

1. চরম ক্ষুদ্রকরণ
বড় থ্রু-হোল ভায়াগুলিকে মাইক্রোভিয়াস দিয়ে প্রতিস্থাপন করে এবং ট্রেস স্পেসিং হ্রাস করে, HDI ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির মতো একই স্থানে 2–4x বেশি কার্যকারিতা স্থাপন করে। উদাহরণস্বরূপ:

  ক. HDI ব্যবহার করে একটি 5G স্মার্টফোন পিসিবি 10 বর্গ সেন্টিমিটারে 6-লেয়ার ডিজাইন স্থাপন করতে পারে, যেখানে একটি ঐতিহ্যবাহী পিসিবির 8টি স্তর এবং 15 বর্গ সেন্টিমিটার প্রয়োজন হবে।
  খ. চিকিৎসাযোগ্য পরিধানযোগ্য ডিভাইস (যেমন, গ্লুকোজ মনিটর) HDI ব্যবহার করে তাদের ব্যাস 30 মিমি থেকে 15 মিমি পর্যন্ত ছোট করে, যা ব্যবহারকারীর আরাম উন্নত করে।

2. দ্রুত সংকেত গতি এবং নয়েজ হ্রাস
ছোট সংকেত পথ (মাইক্রোভিয়াস এবং ব্লাইন্ড ভায়াগুলির জন্য ধন্যবাদ) “প্রোপাগেশন ডিলে” (সংকেতগুলির ভ্রমণ করার সময়) কম করে এবং ক্রসস্টক (ট্রেসগুলির মধ্যে হস্তক্ষেপ) হ্রাস করে। এটি HDI-কে আদর্শ করে তোলে:

  ক. উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিভাইস (5G, রাডার, Wi-Fi 6E) যা 28+ GHz-এ কাজ করে।
  খ. উচ্চ-গতির ডেটা ট্রান্সমিশন (যেমন, PCIe 6.0, যা 64 Gbps হিট করে)।

3. উন্নত তাপ ব্যবস্থাপনা
HDI-এর পাতলা স্তর এবং মাইক্রোভিয়াস “হিট পাইপ”-এর মতো কাজ করে, যা বোর্ডের চারপাশে আরও সমানভাবে তাপ ছড়িয়ে দেয়। তাপীয় ভায়াগুলির (পরিবাহী ইপোক্সি দিয়ে ভরা মাইক্রোভিয়াস) সাথে মিলিত হয়ে, এটি ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির তুলনায় হটস্পটগুলি 30–40% কম করে – যা AI চিপ বা EV মোটর কন্ট্রোলারগুলির মতো পাওয়ার-ক্ষুধার্ত ডিভাইসগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

4. উন্নত নির্ভরযোগ্যতা
ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলি ব্যর্থ হয় যখন থ্রু-হোল ভায়াগুলির উপর চাপ পড়ে (যেমন, গাড়িতে কম্পন)। HDI-এর মাইক্রোভিয়াস ছোট এবং আরও নমনীয়, যা 10x বেশি তাপীয় বা যান্ত্রিক চক্র সহ্য করে (প্রতি IPC-TM-650 পরীক্ষার)। এটি তাদের মহাকাশ বা শিল্প যন্ত্রপাতির মতো কঠিন পরিবেশের জন্য আদর্শ করে তোলে।

HDI মাল্টিলেয়ার পিসিবি প্রকার: সঠিক জটিলতা নির্বাচন
ভায়া জটিলতার উপর ভিত্তি করে HDI বিভিন্ন “স্তর”-এ (বা “অর্ডার”-এ) আসে। সঠিক পছন্দ আপনার ডিজাইনের ঘনত্বের প্রয়োজনীয়তার উপর নির্ভর করে:

HDI মাল্টিলেয়ার পিসিবি-এর জন্য সেরা অ্যাপ্লিকেশন
HDI একটি সর্বজনীন সমাধান নয়, তবে এটি এই উচ্চ-চাহিদা সম্পন্ন সেক্টরগুলিতে শ্রেষ্ঠত্ব অর্জন করে:

1. কনজিউমার ইলেকট্রনিক্স
  ক. স্মার্টফোন/ট্যাবলেট: ভাঁজ করা ফোন (যেমন, Samsung Galaxy Z Fold) HDI ব্যবহার করে 5G মডেম, ক্যামেরা এবং ব্যাটারিগুলিকে নমনীয়, পাতলা ডিজাইনে স্থাপন করে।
  খ. পরিধানযোগ্য ডিভাইস: স্মার্টওয়াচ (Apple Watch) হার্ট রেট সেন্সর, GPS এবং ব্লুটুথকে 40 মিমি কেসে স্থাপন করতে HDI-এর উপর নির্ভর করে।

2. চিকিৎসা ডিভাইস
  ক. পোর্টেবল ডায়াগনস্টিকস: হ্যান্ডহেল্ড আল্ট্রাসাউন্ড প্রোব HDI ব্যবহার করে 200 গ্রাম থেকে 100 গ্রামে ছোট করে, যা ডাক্তারদের জন্য পরিচালনা করা সহজ করে তোলে।
  খ. ইমপ্ল্যান্টেবলস: নিউরোস্টিমুলেটর (এপিলিপসি চিকিৎসার জন্য) 10 মিমি ব্যাসের একটি কেসে 8 স্তর সার্কিট স্থাপন করতে বায়োকম্প্যাটিবল HDI উপকরণ ব্যবহার করে।

3. অটোমোটিভ ইলেকট্রনিক্স
  ক. ADAS (অ্যাডভান্সড ড্রাইভার অ্যাসিস্টেন্স সিস্টেমস): রাডার এবং LiDAR মডিউলগুলি একটি কমপ্যাক্ট, তাপ-প্রতিরোধী ডিজাইনে (হুডের নিচে 125 ডিগ্রি সেলসিয়াস সহ্য করে) প্রতি সেকেন্ডে 100+ ডেটা পয়েন্ট প্রক্রিয়া করতে HDI ব্যবহার করে।
  খ. EV কন্ট্রোলস: ব্যাটারি ম্যানেজমেন্ট সিস্টেমস (BMS) ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির চেয়ে 30% ছোট স্থানে 100+ সেল নিরীক্ষণের জন্য HDI ব্যবহার করে, যা গাড়ির ওজন কমায়।

4. মহাকাশ ও প্রতিরক্ষা
  ক. স্যাটেলাইট কমিউনিকেশনস: HDI-এর হালকা ডিজাইন (ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির চেয়ে 40% হালকা) উৎক্ষেপণ খরচ কমায়, যেখানে এর বিকিরণ প্রতিরোধ ক্ষমতা মহাকাশে নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করে।
  খ. সামরিক রেডিও: কঠিন HDI পিসিবিগুলি যুদ্ধক্ষেত্রের যোগাযোগ ডিভাইসগুলিতে কম্পন এবং চরম তাপমাত্রা (-55 ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে 125 ডিগ্রি সেলসিয়াস) সহ্য করে।

কখন HDI নির্বাচন করবেন (এবং কখন ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির সাথে লেগে থাকবেন)
HDI-এর সুবিধাগুলি উচ্চতর উত্পাদন খরচের সাথে আসে, তাই এটি সবসময় প্রয়োজনীয় নয়। সিদ্ধান্ত নিতে এই কাঠামোটি ব্যবহার করুন:

যদি HDI নির্বাচন করেন:
  আপনার ডিভাইস 50 বর্গ সেন্টিমিটারের চেয়ে ছোট হতে হবে (যেমন, পরিধানযোগ্য ডিভাইস, স্মার্টফোন)।
  আপনি উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি (≥10 GHz) বা উচ্চ গতি (≥10 Gbps) এর জন্য ডিজাইন করছেন।
  কঠোর পরিবেশে নির্ভরযোগ্যতা (কম্পন, তাপ) গুরুত্বপূর্ণ।
  আপনি উপাদান সংখ্যা কমাতে চান (কম সংযোগকারী, ছোট এনক্লোজার)।

যদি ঐতিহ্যবাহী পিসিবিগুলির সাথে লেগে থাকেন:
  খরচ শীর্ষ অগ্রাধিকার (যেমন, রিমোট কন্ট্রোলের মতো নিম্ন-মানের গ্রাহক ডিভাইস)।
  আপনার ডিজাইন সহজ (≤4 স্তর, রেজিস্টর/ক্যাপাসিটরের মতো বড় উপাদান)।
  অপারেটিং ফ্রিকোয়েন্সি কম (<1 GHz) এবং আকার সীমাবদ্ধ নয়।

HDI চ্যালেঞ্জগুলি কাটিয়ে ওঠা
HDI-এর জটিলতা অনন্য বাধা তৈরি করে, তবে সতর্ক পরিকল্পনার মাধ্যমে সেগুলি পরিচালনা করা যেতে পারে:

  ক. উচ্চ খরচ: হ্রাসকৃত এনক্লোজার আকার, কম উপাদান এবং কম ব্যর্থতার হার দ্বারা অফসেট (দীর্ঘমেয়াদী সঞ্চয়)।
  খ. ডিজাইন জটিলতা: মাইক্রোভিয়াস এবং স্ট্যাক-আপ স্তরগুলি মডেল করতে HDI-নির্দিষ্ট CAD সরঞ্জামগুলি ব্যবহার করুন (যেমন, HDI মডিউল সহ Altium Designer)।
  গ. উত্পাদন সীমা: অভিজ্ঞ HDI প্রস্তুতকারকদের সাথে অংশীদার হন – উত্পাদনের আগে সম্ভাব্যতা যাচাই করতে ডিজাইন ফাইলগুলি (IPC-2581) শেয়ার করুন।

উপসংহার
HDI মাল্টিলেয়ার পিসিবিগুলি একটি প্রবণতা থেকে বেশি কিছু – এগুলি নেক্সট-জেন ইলেকট্রনিক্সের ভিত্তি। ক্ষুদ্রকরণ, দ্রুত গতি এবং বৃহত্তর নির্ভরযোগ্যতা সক্ষম করে, HDI আধুনিক ডিভাইস ডিজাইনের সবচেয়ে বড় চ্যালেঞ্জগুলি সমাধান করে। যদিও এটি উচ্চতর অগ্রিম খরচের সাথে আসে, তবে এর আকার কমানো, কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি এবং দীর্ঘমেয়াদী ব্যর্থতা হ্রাস করার ক্ষমতা এটিকে গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য একটি স্মার্ট বিনিয়োগ করে তোলে।

আপনি একটি ভাঁজ করা ফোন, জীবন রক্ষাকারী চিকিৎসা ডিভাইস বা একটি কঠিন সামরিক সরঞ্জাম তৈরি করছেন কিনা, HDI আপনাকে ইলেকট্রনিক্স কী করতে পারে তার সীমাগুলি ঠেলে দিতে সক্ষম করে।