পিসিবি ডিজাইন ইস্যু, সমাধান এবং প্রয়োজনীয় এসএমটি প্রয়োজনীয়তা

সারফেস মাউন্ট টেকনোলজি (এসএমটি) ইলেকট্রনিক্স ম্যানুফ্যাকচারিং-এ বিপ্লব ঘটিয়েছে, যা ছোট, দ্রুত এবং আরও নির্ভরযোগ্য ডিভাইস তৈরি করতে সক্ষম করেছে। তবে, এসএমটি-র নির্ভুলতা কঠোর নকশা প্রয়োজনীয়তা নিয়ে আসে—এমনকি সামান্য ত্রুটিও সমাবেশ ত্রুটি, সংকেত হ্রাস বা পণ্যের ব্যর্থতার কারণ হতে পারে। উপাদান স্থাপন থেকে সোল্ডার পেস্ট প্রয়োগ পর্যন্ত, পিসিবি ডিজাইনের প্রতিটি দিক এসএমটি ক্ষমতাগুলির সাথে সঙ্গতিপূর্ণ হতে হবে যাতে নির্বিঘ্ন উত্পাদন এবং সর্বোত্তম কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করা যায়।

এই নির্দেশিকা এসএমটি ম্যানুফ্যাকচারিং-এ সাধারণ পিসিবি ডিজাইন সমস্যাগুলি সনাক্ত করে, কার্যকরী সমাধান সরবরাহ করে এবং গুরুত্বপূর্ণ এসএমটি প্রয়োজনীয়তাগুলির রূপরেখা দেয়। আপনি ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স, স্বয়ংচালিত সিস্টেম বা শিল্প সরঞ্জামের জন্য ডিজাইন করছেন কিনা, এই নীতিগুলি বোঝা রিওয়ার্ক কমাবে, খরচ কম করবে এবং পণ্যের গুণমান উন্নত করবে।

এসএমটি ম্যানুফ্যাকচারিং-এ সাধারণ পিসিবি ডিজাইন সমস্যা
এমনকি অভিজ্ঞ ডিজাইনাররাও এসএমটির জন্য পিসিবি অপটিমাইজ করার সময় চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হন। নীচে সবচেয়ে ঘন ঘন সমস্যা এবং তাদের মূল কারণগুলি দেওয়া হল:
১. অপর্যাপ্ত উপাদান ব্যবধান
সমস্যা: খুব কাছাকাছি স্থাপন করা উপাদান (প্রান্তের মধ্যে ০.২ মিমি-এর কম) এর কারণ:
ক. রিফ্লো করার সময় সোল্ডার ব্রিজ তৈরি হওয়া (শর্ট সার্কিট)।
খ. স্বয়ংক্রিয় পরিদর্শনে অসুবিধা (এওআই মেশিনগুলি সংকীর্ণ ফাঁকগুলি সমাধান করতে পারে না)।
গ. রিওয়ার্কের সময় ক্ষতি (একটি উপাদানকে ডি-সোল্ডারিং করলে সংলগ্ন অংশগুলি গরম হওয়ার ঝুঁকি থাকে)।
মূল কারণ: এসএমটি মেশিনের সহনশীলতা উপেক্ষা করা (সাধারণত পিক-এন্ড-প্লেস সিস্টেমের জন্য ±০.০৫ মিমি) বা উৎপাদনযোগ্যতার চেয়ে ক্ষুদ্রাকৃতির অগ্রাধিকার দেওয়া।

২. দুর্বল প্যাড ডিজাইন
সমস্যা: ভুল প্যাডের আকার বা আকার এর কারণ:
ক. অপর্যাপ্ত সোল্ডার জয়েন্ট (ক্ষুধার্ত জয়েন্ট) বা অতিরিক্ত সোল্ডার (সোল্ডার বল)।
খ. টম্বস্টোনিং (ছোট উপাদান যেমন ০402 প্রতিরোধক অসম সোল্ডার প্রবাহের কারণে একটি প্যাড থেকে উপরে উঠে যাওয়া)।
গ. হ্রাসকৃত তাপ পরিবাহিতা (পাওয়ার উপাদান যেমন MOSFET-এর জন্য গুরুত্বপূর্ণ)।
মূল কারণ: আইপিসি-7351 স্ট্যান্ডার্ডের পরিবর্তে সাধারণ প্যাড টেমপ্লেট ব্যবহার করা, যা উপাদান আকার এবং প্রকারের উপর ভিত্তি করে সর্বোত্তম প্যাডের মাত্রা নির্ধারণ করে।

৩. অসামঞ্জস্যপূর্ণ স্টেনসিল অ্যাপারচার
সমস্যা: বেমানান স্টেনসিল অ্যাপারচারের আকার (সোল্ডার পেস্ট প্রয়োগ করতে ব্যবহৃত) এর ফলস্বরূপ:
ক. সোল্ডার পেস্ট ভলিউম ত্রুটি (খুব কম হলে শুকনো জয়েন্ট হয়; খুব বেশি হলে ব্রিজ তৈরি হয়)।
খ. দুর্বল পেস্ট রিলিজ (0.4 মিমি বিজিএর মতো সূক্ষ্ম-পিচ উপাদানগুলির জন্য স্টেনসিল ক্লগিং)।
মূল কারণ: উপাদান প্রকারের জন্য স্টেনসিল অ্যাপারচারগুলি সামঞ্জস্য করতে ব্যর্থতা (যেমন, প্রতিরোধক এবং বিজিএগুলির জন্য একই অ্যাপারচার অনুপাত ব্যবহার করা)।

৪. অপর্যাপ্ত ফিডুসিয়াল মার্কস
সমস্যা: অনুপস্থিত বা দুর্বলভাবে স্থাপন করা ফিডুসিয়াল (অ্যালাইনমেন্ট মার্কার) এর কারণ:
ক. উপাদান ভুলভাবে সারিবদ্ধ হওয়া (বিশেষ করে ০.৫ মিমি পিচ সহ কিউএফপিগুলির মতো সূক্ষ্ম-পিচ অংশগুলির জন্য)।
খ. স্ক্র্যাপের হার বৃদ্ধি (শিল্প ডেটা অনুসারে, উচ্চ-ভলিউম উৎপাদনে ১৫% পর্যন্ত)।
মূল কারণ: স্বয়ংক্রিয় সিস্টেমগুলির জন্য ফিডুসিয়ালের গুরুত্বকে অবমূল্যায়ন করা, যা পিসিবি ওয়ার্পেজ বা প্যানেল ভুল সারিবদ্ধতা ক্ষতিপূরণের জন্য তাদের উপর নির্ভর করে।

৫. তাপ ব্যবস্থাপনা উপেক্ষা করা
সমস্যা: এসএমটি ডিজাইনগুলিতে তাপ অপচয়কে উপেক্ষা করার কারণে:
সোল্ডার জয়েন্ট ক্লান্তি (ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রকের মতো উচ্চ-তাপমাত্রার উপাদান সময়ের সাথে সাথে সোল্ডারকে হ্রাস করে)।
উপাদান ব্যর্থতা (আইসিগুলির জন্য রেট করা অপারেটিং তাপমাত্রা অতিক্রম করা)।
মূল কারণ: পাওয়ার উপাদানগুলির অধীনে তাপীয় ভায়া অন্তর্ভুক্ত না করা বা পাওয়ার প্লেনে অপর্যাপ্ত তামার ওজন (২oz-এর কম) ব্যবহার করা।

৬. সংকেত অখণ্ডতা ব্যর্থতা
সমস্যা: উচ্চ-গতির সংকেতগুলি (≥100MHz) ভোগে:
ক. সংলগ্ন ট্রেসগুলির মধ্যে ক্রসস্টক (ট্রেস প্রস্থের ৩ গুণ কম ব্যবধান)।
খ. ইম্পিডেন্স মিসম্যাচ (অসামঞ্জস্যপূর্ণ ট্রেস প্রস্থ বা ডাইইলেকট্রিক পুরুত্ব)।
মূল কারণ: এসএমটি পিসিবিগুলিকে নিম্ন-ফ্রিকোয়েন্সি ডিজাইন হিসাবে বিবেচনা করা, যেখানে সংকেত অখণ্ডতা একটি নকশা অগ্রাধিকারের পরিবর্তে একটি গৌণ বিষয়।

মূল এসএমটি ডিজাইন সমস্যাগুলির সমাধান
এই সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য ডিজাইন শৃঙ্খলা, মানগুলির প্রতি আনুগত্য এবং প্রস্তুতকারকদের সাথে সহযোগিতা প্রয়োজন। এখানে প্রমাণিত সমাধানগুলি দেওয়া হল:
১. উপাদান ব্যবধান অপটিমাইজ করুন
ক. আইপিসি-2221 নির্দেশিকা অনুসরণ করুন: প্যাসিভ উপাদানগুলির (0402 এবং বৃহত্তর) মধ্যে সর্বনিম্ন 0.2 মিমি এবং সক্রিয় উপাদানগুলির (যেমন, আইসি) মধ্যে 0.3 মিমি ব্যবধান বজায় রাখুন। সূক্ষ্ম-পিচ বিজিএগুলির জন্য (≤0.8 মিমি পিচ), ব্রিজ তৈরি হওয়া এড়াতে ব্যবধান 0.4 মিমি পর্যন্ত বাড়ান।
খ. মেশিন সহনশীলতার জন্য হিসাব করুন: পিক-এন্ড-প্লেস মেশিনের ত্রুটিগুলি সমন্বয় করার জন্য ব্যবধানের গণনায় 0.1 মিমি বাফার যোগ করুন।
গ. ডিজাইন নিয়ম ব্যবহার করুন: রিয়েল টাইমে ব্যবধান লঙ্ঘনকে পতাকাঙ্কিত করতে পিসিবি ডিজাইন সফ্টওয়্যার (অল্টিয়াম, কিক্যাড) কনফিগার করুন।

২. আইপিসি-7351 এর সাথে প্যাড ডিজাইনকে মানসম্মত করুন
আইপিসি-7351 তিনটি প্যাড ক্লাস (ক্লাস 1: ভোক্তা; ক্লাস 2: শিল্প; ক্লাস 3: মহাকাশ/চিকিৎসা) সুনির্দিষ্ট মাত্রা সহ সংজ্ঞায়িত করে। উদাহরণস্বরূপ:

ক. কাস্টম প্যাডগুলি এড়িয়ে চলুন: সাধারণ “এক-আকার-সবাইকে-মানানসই” প্যাডগুলি ত্রুটির হার ২০–৩০% বৃদ্ধি করে।
খ. সূক্ষ্ম-পিচ আইসিগুলির জন্য টেপার প্যাড: ≤0.5 মিমি পিচ সহ কিউএফপিগুলির জন্য, ব্রিজিং ঝুঁকি কমাতে প্যাড প্রান্তগুলিকে প্রস্থের ৭০% পর্যন্ত টেপার করুন।

৩. স্টেনসিল অ্যাপারচার অপটিমাইজ করুন
স্টেনসিল অ্যাপারচারের আকার সরাসরি সোল্ডার পেস্টের ভলিউমের উপর প্রভাব ফেলে। এই নিয়মগুলি ব্যবহার করুন:
ক. প্যাসিভ উপাদান (0402–1206): অ্যাপারচার = প্যাড প্রস্থের 80–90% (যেমন, 0402 প্যাড প্রস্থ 0.30 মিমি → অ্যাপারচার 0.24–0.27 মিমি)।
খ. বিজিএ (0.8 মিমি পিচ): অ্যাপারচার ব্যাস = প্যাড ব্যাসের 60–70% (যেমন, 0.45 মিমি প্যাড → 0.27–0.31 মিমি অ্যাপারচার)।
গ. কিউএফএনএস: উপাদানের বডির নিচে সোল্ডার উইকিং প্রতিরোধ করতে “ডগবোন” অ্যাপারচার ব্যবহার করুন।
ঘ. স্টেনসিল পুরুত্ব: বেশিরভাগ উপাদানের জন্য 0.12 মিমি; সূক্ষ্ম-পিচ (≤0.5 মিমি) অংশগুলির জন্য 0.08 মিমি পেস্টের পরিমাণ কমাতে।

৪. কার্যকর ফিডুসিয়াল মার্কস প্রয়োগ করুন
ক. স্থাপন: সর্বোত্তম ত্রিভুজাকরণের জন্য প্রতি পিসিবির জন্য ৩টি ফিডুসিয়াল যোগ করুন (প্রতি কোণে একটি, তির্যক)। প্যানেলের জন্য, ২–৩ প্যানেল-স্তরের ফিডুসিয়াল যোগ করুন।
খ. ডিজাইন: দৃশ্যমানতা নিশ্চিত করতে 0.5 মিমি ক্লিয়ারেন্স সহ 1.0–1.5 মিমি ব্যাসের কঠিন তামার বৃত্ত ব্যবহার করুন (সোল্ডার মাস্ক বা সিল্কস্ক্রিন নেই)।
গ. উপাদান: ফিডুসিয়ালগুলিতে প্রতিফলিত ফিনিশগুলি (যেমন, ইএনআইজি) এড়িয়ে চলুন, কারণ তারা এওআই ক্যামেরাগুলিকে বিভ্রান্ত করতে পারে; এইচএএসএল বা ওএসপি পছন্দনীয়।

৫. তাপ ব্যবস্থাপনা বাড়ান
ক. তাপীয় ভায়া: পাওয়ার উপাদানগুলির (যেমন, ভোল্টেজ নিয়ন্ত্রক, এলইডি) অধীনে ৪–৬টি ভায়া (0.3 মিমি ব্যাস) স্থাপন করুন অভ্যন্তরীণ গ্রাউন্ড প্লেনে তাপ স্থানান্তর করতে।
খ. তামার ওজন: >1W অপচয়কারী উপাদানগুলির জন্য পাওয়ার প্লেনে 2oz (70µm) তামা ব্যবহার করুন; >5W এর জন্য 4oz (140µm)।
গ. তাপীয় প্যাড: সংযোগ-থেকে-পরিবেশগত তাপ প্রতিরোধের ৪০–৬০% কমাতে একাধিক ভায়াগুলির মাধ্যমে উন্মুক্ত তাপীয় প্যাডগুলি (যেমন, কিউএফএনএস-এ) বৃহৎ তামার এলাকার সাথে সংযুক্ত করুন।

৬. সংকেত অখণ্ডতা উন্নত করুন
ক. নিয়ন্ত্রিত ইম্পিডেন্স: ট্রেস প্রস্থ এবং ডাইইলেকট্রিক পুরুত্ব সামঞ্জস্য করতে ক্যালকুলেটর (যেমন, স্যাটার্ন পিসিবি টুলকিট) ব্যবহার করে 50Ω (একক-শেষ) বা 100Ω (ডিফারেনশিয়াল) এর জন্য ট্রেস ডিজাইন করুন।
খ. ট্রেস ব্যবধান: ক্রসস্টক কমাতে উচ্চ-গতির সংকেতগুলির জন্য (≥100MHz) ট্রেস প্রস্থের ≥3x ব্যবধান বজায় রাখুন।
গ. গ্রাউন্ড প্লেন: রিটার্ন পাথ সরবরাহ করতে এবং ইএমআই থেকে রক্ষা করতে সংকেত স্তরের সংলগ্ন কঠিন গ্রাউন্ড প্লেন ব্যবহার করুন।

পিসিবি ডিজাইনের জন্য প্রয়োজনীয় এসএমটি প্রয়োজনীয়তা
এই প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করা এসএমটি ম্যানুফ্যাকচারিং প্রক্রিয়া এবং সরঞ্জামের সাথে সামঞ্জস্যতা নিশ্চিত করে:
১. পিসিবি উপাদান এবং পুরুত্ব
ক. স্তর: বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য Tg ≥150°C সহ FR-4 ব্যবহার করুন; স্বয়ংচালিত/শিল্প ব্যবহারের জন্য উচ্চ-Tg FR-4 (Tg ≥170°C) (260°C পর্যন্ত রিফ্লো তাপমাত্রা সহ্য করে)।
খ. পুরুত্ব: স্ট্যান্ডার্ড পিসিবিগুলির জন্য 0.8–1.6 মিমি; প্রয়োজন না হলে <0.6 মিমি এড়িয়ে চলুন (রিফ্লো করার সময় ওয়ার্পেজের প্রবণতা)। গ. ওয়ার্পেজ সহনশীলতা: সঠিক স্টেনসিল যোগাযোগ এবং উপাদান স্থাপন নিশ্চিত করতে ≤0.75% (আইপিসি-এ-600 ক্লাস 2)।
২. সোল্ডার মাস্ক এবং সিল্কস্ক্রিন

ক. সোল্ডার মাস্ক: সোল্ডার মাস্ক আঠালো সমস্যাগুলি প্রতিরোধ করতে প্যাড থেকে 0.05 মিমি ক্লিয়ারেন্স সহ তরল ফটোইমেজযোগ্য সোল্ডার মাস্ক (এলপিআই) ব্যবহার করুন।
খ. সিল্কস্ক্রিন: সোল্ডারিং করার সময় দূষণ এড়াতে প্যাড থেকে 0.1 মিমি দূরে সিল্কস্ক্রিন রাখুন। সাদা বা কালো কালি ব্যবহার করুন (এওআই-এর জন্য সর্বোচ্চ বৈসাদৃশ্য)।
৩. সারফেস ফিনিশ

অ্যাপ্লিকেশনের উপর ভিত্তি করে ফিনিশগুলি বেছে নিন:
সারফেস ফিনিশ

ক. প্যানেলের আকার: এসএমটি মেশিনের দক্ষতা সর্বাধিক করতে স্ট্যান্ডার্ড প্যানেলের আকার (যেমন, 18”x24”) ব্যবহার করুন।
খ. ব্রেকওয়ে ট্যাব: হ্যান্ডলিং করার সময় স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করতে ২–৩টি ট্যাব (২–৩ মিমি চওড়া) সহ পিসিবিগুলিকে সংযুক্ত করুন; সহজে ডিপ্যানেলিংয়ের জন্য ভি-স্কোর (৩০–৫০% গভীরতা) ব্যবহার করুন।
গ. টুলিং হোল: এসএমটি মেশিনগুলিতে সারিবদ্ধকরণের জন্য প্যানেল কোণে ৪–৬টি টুলিং হোল (3.175 মিমি ব্যাস) যোগ করুন।
এসএমটির জন্য ডিজাইন ফর ম্যানুফ্যাকচারেবিলিটি (ডিএফএম) চেক

একটি ডিএফএম পর্যালোচনা—বিশেষ করে আপনার পিসিবি প্রস্তুতকারকের দ্বারা—উত্পাদনের আগে সমস্যাগুলি সনাক্ত করে। মূল চেকগুলির মধ্যে রয়েছে:
১. উপাদান লাইব্রেরি বৈধতা: নিশ্চিত করুন যে ফুটপ্রিন্টগুলি আইপিসি-7351 স্ট্যান্ডার্ডের সাথে মেলে।
২. সোল্ডার পেস্ট সিমুলেশন: ব্রিজ তৈরি হওয়া বা অপর্যাপ্ত পেস্টের পূর্বাভাস দিতে সফ্টওয়্যার (যেমন, ভ্যালর এনপিআই) ব্যবহার করুন।
৩. তাপীয় প্রোফাইল সামঞ্জস্যতা: যাচাই করুন যে পিসিবি উপকরণগুলি রিফ্লো তাপমাত্রা (সীমা 245–260°C সীসা-মুক্ত সোল্ডারের জন্য) সহ্য করতে পারে।
৪. টেস্ট পয়েন্ট অ্যাক্সেসযোগ্যতা: নিশ্চিত করুন যে টেস্ট পয়েন্টগুলি (0.8–1.2 মিমি ব্যাস) প্রোব অ্যাক্সেসের জন্য উপাদানগুলি থেকে ≥0.5 মিমি দূরে রয়েছে।
FAQ

প্রশ্ন: এসএমটি ত্রুটির সবচেয়ে সাধারণ কারণ কী?
উত্তর: দুর্বল প্যাড ডিজাইন (আইপিসি স্টাডি অনুসারে ত্রুটির ৩৫%), এর পরে অপর্যাপ্ত সোল্ডার পেস্ট ভলিউম (২৫%)।
প্রশ্ন: এসএমটি ডিজাইন সহজ করতে আমি কি সীসাযুক্ত সোল্ডার ব্যবহার করতে পারি?

উত্তর: বেশিরভাগ বাজারে RoHS দ্বারা সীসা-মুক্ত সোল্ডার (যেমন, SAC305) প্রয়োজন, তবে সীসাযুক্ত সোল্ডারের (Sn63/Pb37) রিফ্লো তাপমাত্রা কম (217°C বনাম 217–227°C)। তবে, সীসাযুক্ত সোল্ডার ব্রিজ তৈরি হওয়া বা টম্বস্টোনিং-এর মতো ডিজাইন সমস্যাগুলি দূর করে না।
প্রশ্ন: পিসিবি ওয়ার্পেজ কিভাবে এসএমটি অ্যাসেম্বলিকে প্রভাবিত করে?

উত্তর: ওয়ার্পেজ >0.75% অসম সোল্ডার পেস্ট অ্যাপ্লিকেশন এবং উপাদান ভুল সারিবদ্ধকরণের কারণ হয়, যা ত্রুটিগুলি ২০–৪০% বৃদ্ধি করে।
প্রশ্ন: এসএমটি পিসিবিগুলির জন্য সর্বনিম্ন ট্রেস প্রস্থ কত?

উত্তর: বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য 0.1 মিমি (4mil); উন্নত উত্পাদন ক্ষমতা সহ সূক্ষ্ম-পিচ ডিজাইনের জন্য 0.075 মিমি (3mil)।
প্রশ্ন: আমার একটি 5W উপাদানের জন্য কতগুলি তাপীয় ভায়া দরকার?

উত্তর: সাধারণত 5W অপচয়ের জন্য 2oz তামার গ্রাউন্ড প্লেনের সাথে সংযুক্ত 8–10টি ভায়া (0.3 মিমি ব্যাস) 1 মিমি ব্যবধানে যথেষ্ট।
উপসংহার

এসএমটি পিসিবি ডিজাইন নির্ভুলতা, মানগুলির প্রতি আনুগত্য এবং ডিজাইনার এবং প্রস্তুতকারকদের মধ্যে সহযোগিতা দাবি করে। সাধারণ সমস্যাগুলি—যেমন উপাদান ব্যবধান, প্যাড ডিজাইন এবং তাপ ব্যবস্থাপনা—এবং প্রয়োজনীয় এসএমটি প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করে, আপনি ত্রুটি কমাতে, খরচ কমাতে এবং বাজারে আসার সময়কে ত্বরান্বিত করতে পারেন।
মনে রাখবেন: একটি সু-পরিকল্পিত এসএমটি পিসিবি শুধুমাত্র কার্যকারিতা সম্পর্কে নয়—এটি উৎপাদনযোগ্যতা সম্পর্কে। ডিএফএম পর্যালোচনাগুলিতে সময় বিনিয়োগ করা এবং আইপিসি স্ট্যান্ডার্ডগুলি অনুসরণ করা উচ্চ ফলন এবং আরও নির্ভরযোগ্য পণ্যগুলিতে লভ্যাংশ প্রদান করবে।