পিসিবি ফ্যাব্রিকেশন প্রক্রিয়া ধাপঃ সার্কিট বোর্ড নির্মাণের একটি বিস্তৃত গাইড

প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (পিসিবি) তৈরি একটি সুনির্দিষ্ট, বহু-পদক্ষেপ প্রক্রিয়া যা একটি ডিজিটাল ডিজাইনকে ইলেকট্রনিক উপাদানগুলির জন্য একটি ভৌত প্ল্যাটফর্মে রূপান্তরিত করে। প্রোটোটাইপিং থেকে শুরু করে ব্যাপক উৎপাদন পর্যন্ত, প্রতিটি পদক্ষেপ—উপাদান নির্বাচন থেকে চূড়ান্ত পরীক্ষা পর্যন্ত—সঠিকতা প্রয়োজন, যাতে পিসিবি তার উদ্দিষ্ট অ্যাপ্লিকেশনে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করে। একটি সাধারণ IoT সেন্সর হোক বা একটি জটিল 5G বেস স্টেশন, তৈরি প্রক্রিয়াটি বোঝা ডিজাইন, খরচ এবং কর্মক্ষমতা অপ্টিমাইজ করার চাবিকাঠি।

এই গাইড পিসিবি তৈরির ১০টি মূল পদক্ষেপ ভেঙে দিয়েছে, মূল প্রযুক্তি, গুণমান পরীক্ষা এবং স্ট্যান্ডার্ড ও উন্নত প্রক্রিয়ার মধ্যে পার্থক্য তুলে ধরেছে। শেষ পর্যন্ত, আপনার ডিজাইনের কার্যকরী সার্কিট বোর্ডে পরিণত হওয়ার একটি স্পষ্ট রোডম্যাপ থাকবে।

গুরুত্বপূর্ণ বিষয়গুলি
  ক. পিসিবি তৈরিতে ১০টি গুরুত্বপূর্ণ পদক্ষেপ জড়িত, উপাদান কাটা থেকে চূড়ান্ত পরীক্ষা পর্যন্ত, প্রতিটি পর্যায় কর্মক্ষমতা এবং ব্যয়ের উপর প্রভাব ফেলে।
  খ. উন্নত প্রক্রিয়াগুলি (যেমন, লেজার ড্রিলিং, স্বয়ংক্রিয় অপটিক্যাল পরিদর্শন) নির্ভুলতা উন্নত করে তবে স্ট্যান্ডার্ড পদ্ধতির তুলনায় উৎপাদনে ১০–৩০% খরচ যোগ করে।
  গ. উপাদান নির্বাচন (FR4 বনাম রজার্স) এবং স্তরের সংখ্যা (২ বনাম ১৬ স্তর) উল্লেখযোগ্যভাবে তৈরি জটিলতা এবং লিড টাইমকে প্রভাবিত করে।
  ঘ. প্রতিটি ধাপে গুণমান পরীক্ষা ত্রুটির হার ১০% (কোন পরিদর্শন নেই) থেকে কমিয়ে দেয়<১% (ব্যাপক পরীক্ষা), যা ৭0% পর্যন্ত পুনর্গঠন খরচ কমায়।

পিসিবি তৈরির সংক্ষিপ্ত বিবরণ: ডিজাইন থেকে উৎপাদন
পিসিবি তৈরি CAD (কম্পিউটার-এডেড ডিজাইন) ফাইলকে সাবট্রাকটিভ এবং অ্যাডিটিভ প্রক্রিয়ার একটি সিরিজের মাধ্যমে একটি ভৌত বোর্ডে রূপান্তর করে। কর্মপ্রবাহ স্তর সংখ্যা, উপাদান এবং অ্যাপ্লিকেশনের উপর নির্ভর করে তবে একটি ধারাবাহিক মূল ক্রম অনুসরণ করে। বিস্তারিত জানার আগে এখানে একটি উচ্চ-স্তরের ওভারভিউ দেওয়া হল:
১. ডিজাইন পর্যালোচনা ও CAM ফাইল প্রস্তুতি
২. উপাদান কাটা
৩. ভিতরের স্তরের চিত্র তৈরি
৪. ভিতরের স্তরের এচিং
৫. স্তর ল্যামিনেশন
৬. ড্রিলিং
৭. প্লেটিং
৮. বাইরের স্তরের চিত্র তৈরি ও এচিং
৯. সারফেস ফিনিশ অ্যাপ্লিকেশন
১০. চূড়ান্ত পরীক্ষা ও পরিদর্শন

১ম ধাপ: ডিজাইন পর্যালোচনা ও CAM ফাইল প্রস্তুতি
তৈরির আগে, ডিজাইনটি অবশ্যই যাচাই করতে হবে এবং প্রস্তুতকারকের জন্য উপযুক্ত ফাইলে রূপান্তর করতে হবে।
  ক. ম্যানুফ্যাকচারেবিলিটির জন্য ডিজাইন (DFM) চেক: প্রকৌশলীগণ CAD ডিজাইন পর্যালোচনা করেন যাতে এটি তৈরির সীমাবদ্ধতা পূরণ করে (যেমন, সর্বনিম্ন ট্রেস প্রস্থ ০.১ মিমি, ছিদ্রের আকার ≥০.২ মিমি)। সংকীর্ণ ব্যবধান বা অসমর্থিত বৈশিষ্ট্যগুলির মতো সমস্যাগুলি উৎপাদন বিলম্ব এড়াতে চিহ্নিত করা হয়।
  খ. CAM ফাইল রূপান্তর: ডিজাইনটি CAM (কম্পিউটার-এডেড ম্যানুফ্যাকচারিং) ফাইলে রূপান্তরিত হয়, যার মধ্যে স্তর ডেটা, ড্রিল সমন্বয় এবং উপাদানের স্পেসিফিকেশন অন্তর্ভুক্ত থাকে। Gerber এবং ODB++ ফরম্যাটের মতো সফ্টওয়্যারগুলি স্ট্যান্ডার্ড।
  গ. প্যানেলাইজেশন: ছোট পিসিবিগুলিকে বৃহত্তর প্যানেলে (যেমন, ১৮"×২৪") একত্রিত করা হয় যাতে উপাদানের ব্যবহার সর্বাধিক করা যায় এবং উৎপাদনকে সুসংহত করা যায়। প্যানেলাইজেশন উচ্চ-ভলিউম রানগুলির জন্য খরচ ২০–৩০% কমায়।
মূল মেট্রিক: একটি পুঙ্খানুপুঙ্খ DFM চেক তৈরি-পরবর্তী পুনর্গঠন ৪০% কমায়।

২য় ধাপ: উপাদান কাটা
বেস সাবস্ট্রেট (সাধারণত FR4, একটি গ্লাস-রিইনফোর্সড ইপোক্সি) প্রয়োজনীয় প্যানেলের আকারে কাটা হয়।
  ক. সাবস্ট্রেট নির্বাচন: FR4 খরচ এবং বহুমুখীতার কারণে ৯০% PCBs-এর জন্য ব্যবহৃত হয়। উচ্চ-পারফরম্যান্স বোর্ডগুলি রজার্স (উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সির জন্য) বা মেটাল-কোর (থার্মাল ব্যবস্থাপনার জন্য) ব্যবহার করে।
  খ. কাটিং প্রক্রিয়া: স্বয়ংক্রিয় শিয়ার বা লেজার কাটার সাবস্ট্রেটকে প্যানেলের মাত্রায় (যেমন, ১২"×১৮") ±০.১ মিমি সহনশীলতার সাথে ছাঁটে। লেজার কাটিং আরও নির্ভুল (±০.০৫ মিমি) তবে যান্ত্রিক শিয়ারিংয়ের চেয়ে ২০% ধীর।
  গ. ডিবারিং: প্রান্তগুলি মসৃণ করা হয় যাতে বারগুলি সরানো যায়, যা পরবর্তী পদক্ষেপগুলিতে সরঞ্জামের ক্ষতি প্রতিরোধ করে।

৩য় ধাপ: ভিতরের স্তরের চিত্র তৈরি
মাল্টি-লেয়ার পিসিবিগুলির জন্য, অভ্যন্তরীণ স্তরগুলি ফটোলাইথোগ্রাফি ব্যবহার করে তামার ট্রেস দিয়ে প্যাটার্ন করা হয়।
  ক. ক্লিনিং: প্যানেলগুলি রাসায়নিকভাবে পরিষ্কার করা হয় তেল, ধুলো এবং জারণ অপসারণের জন্য, যা ফটোরেসিস্টের সঠিক আনুগত্য নিশ্চিত করে।
  খ. ফটোরেসিস্ট অ্যাপ্লিকেশন: একটি আলোক-সংবেদনশীল পলিমার (ফটোরেসিস্ট) রোলার কোটিংয়ের মাধ্যমে প্রয়োগ করা হয় (বেধ: ১০–২০μm)। সূক্ষ্ম বৈশিষ্ট্যগুলির জন্য তরল ফটোরেসিস্ট ব্যবহার করা হয় (<০.১ মিমি ট্রেস); বৃহত্তর ডিজাইনের জন্য শুকনো ফিল্ম।
  গ. এক্সপোজার: প্যানেলটি একটি ফটোমাস্কের (সার্কিট ডিজাইনের স্টেনসিল) মাধ্যমে UV আলোর সংস্পর্শে আসে। ফটোরেসিস্ট শক্ত হয়ে যায় (ক্রস-লিঙ্ক) উন্মুক্ত এলাকায়, নীচের তামা রক্ষা করে।
  ঘ. ডেভেলপিং: শক্ত না হওয়া ফটোরেসিস্ট একটি রাসায়নিক দ্রবণ (যেমন, সোডিয়াম কার্বোনেট) দিয়ে ধুয়ে ফেলা হয়, যা পছন্দসই ট্রেস প্যাটার্নকে সুরক্ষিত রাখে।
উন্নত প্রযুক্তি: লেজার ডাইরেক্ট ইমেজিং (LDI) ফটোমাস্কের পরিবর্তে লেজার স্ক্যানিং ব্যবহার করে, যা HDI (হাই-ডেনসিটি ইন্টারকানেক্ট) PCBs-এর জন্য ০.০২৫ মিমি পর্যন্ত ট্রেস প্রস্থ সক্ষম করে।

৪র্থ ধাপ: ভিতরের স্তরের এচিং
এচিং অবাঞ্ছিত তামা অপসারণ করে, শুধুমাত্র প্যাটার্নযুক্ত ট্রেস রেখে যায়।
  ক. এচ্যান্টের প্রকার:
     ফেরিক ক্লোরাইড: সাশ্রয়ী তবে ধীর; স্বল্প-ভলিউম উৎপাদনের জন্য ব্যবহৃত হয়।
     অ্যামোনিয়াম পারসালফেট: দ্রুত, আরও নির্ভুল; উচ্চ-ভলিউম, সূক্ষ্ম-পিচ ডিজাইনের জন্য আদর্শ।
  খ. প্রক্রিয়া: প্যানেলটি এচ্যান্টে নিমজ্জিত করা হয় বা স্প্রে করা হয়, যা অরক্ষিত তামা দ্রবীভূত করে। এচিংয়ের সময় (২–৫ মিনিট) অতিরিক্ত এচিং (সংকীর্ণ ট্রেস) বা কম এচিং (অবশিষ্ট তামা) এড়াতে ক্যালিব্রেট করা হয়।
  গ. রেজিস্ট স্ট্রিপিং: অবশিষ্ট ফটোরেসিস্ট দ্রাবক বা ক্ষারীয় দ্রবণ দিয়ে সরানো হয়, তামার ট্রেস প্রকাশ করে।
গুণমান পরীক্ষা: AOI (স্বয়ংক্রিয় অপটিক্যাল পরিদর্শন) অনুপস্থিত ট্রেস, শর্টস বা কম এচিং-এর মতো ত্রুটিগুলির জন্য স্ক্যান করে, যা ল্যামিনেশনের আগে ৯৫% ত্রুটি সনাক্ত করে।

৫ম ধাপ: স্তর ল্যামিনেশন
মাল্টি-লেয়ার পিসিবিগুলি তাপ এবং চাপ ব্যবহার করে একসাথে বন্ধন করা হয়।
  ক. প্রিপ্রেগ প্রস্তুতি: প্রিপ্রেগের শীট (অ-নিরাময়যোগ্য ইপোক্সি দিয়ে গঠিত ফাইবারগ্লাস) আকারে কাটা হয়। প্রিপ্রেগ স্তরগুলির মধ্যে আঠালো এবং ইনসুলেটর উভয় হিসাবে কাজ করে।
  খ. স্ট্যাক-আপ: অভ্যন্তরীণ স্তর, প্রিপ্রেগ এবং বাইরের তামার ফয়েলগুলি টুলিং পিন ব্যবহার করে সারিবদ্ধ করা হয় (সহনশীলতা: ±০.০৫ মিমি)। ১৬-লেয়ার PCBs-এর জন্য, এই পদক্ষেপের জন্য স্তর মিসরেজিস্ট্রেশন এড়াতে নির্ভুল সারিবদ্ধকরণ প্রয়োজন।
  গ. প্রেসিং: স্ট্যাকটি উত্তপ্ত করা হয় (১৭০–১৮০°C) এবং ৬০–৯০ মিনিটের জন্য চাপ দেওয়া হয় (300–500 psi), প্রিপ্রেগকে নিরাময় করে এবং স্তরগুলিকে একটি একক প্যানেলে বন্ধন করে।
চ্যালেঞ্জ: স্তরগুলির মধ্যে বাতাসের বুদবুদগুলি ডেল্যামিনেশন ঘটায়। ভ্যাকুয়াম প্রেসিং (নিরাময়ের আগে বাতাস সরিয়ে দেয়) এই ঝুঁকি ৯০% কমায়।

৬ষ্ঠ ধাপ: ড্রিলিং
স্তরগুলিকে (ভিয়াস) সংযোগ করতে এবং উপাদানগুলি (থ্রু-হোল) মাউন্ট করার জন্য ছিদ্রগুলি ড্রিল করা হয়।
  ক. ড্রিলের প্রকার:
    যান্ত্রিক ড্রিল: ≥০.২ মিমি ছিদ্রের জন্য; দ্রুত কিন্তু কম নির্ভুল।
    লেজার ড্রিল: মাইক্রোভিয়াস (০.০৫–০.২ মিমি) এর জন্য; HDI PCBs-এ ব্যবহৃত হয়।
  খ. প্রক্রিয়া: CNC ড্রিল মেশিনগুলি CAM ফাইলের স্থানাঙ্ক অনুসরণ করে, প্রতি ঘন্টায় ১০,০০০ পর্যন্ত ছিদ্র ড্রিল করে। পেক ড্রিলিং (মাঝে মাঝে প্রত্যাহার) ধ্বংসাবশেষ অপসারণ করে, ছিদ্র আটকে যাওয়া প্রতিরোধ করে।
  গ. ডিবারিং: নির্ভরযোগ্য প্লেটিং নিশ্চিত করে তামার বারগুলি অপসারণের জন্য ছিদ্রগুলি পরিষ্কার করা হয়।

৭ম ধাপ: প্লেটিং
স্তরগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ তৈরি করতে ছিদ্র এবং বাইরের স্তরগুলি তামা দিয়ে প্লেট করা হয়।
  ক. ডিসমিয়ার: রাসায়নিক (যেমন, পারম্যাঙ্গানেট) ড্রিল করা ছিদ্র থেকে ইপোক্সি স্মিয়ার সরিয়ে দেয়, তামার আনুগত্য নিশ্চিত করে।
  খ. ইলেকট্রোলেস কপার প্লেটিং: তামার একটি পাতলা স্তর (০.৫–১μm) ছিদ্রের দেয়াল এবং বাইরের পৃষ্ঠের উপর বিদ্যুত ছাড়াই জমা হয়, যা একটি পরিবাহী ভিত্তি তৈরি করে।
  গ. ইলেক্ট্রোপ্লেটিং: প্যানেলটি একটি কপার সালফেট বাথে নিমজ্জিত করা হয় এবং ট্রেস এবং ছিদ্রের দেওয়ালে তামা (১৫–৩০μm) ঘন করতে কারেন্ট প্রয়োগ করা হয়। এই পদক্ষেপটি ভিয়াসে কম প্রতিরোধ ক্ষমতা (≤১০mΩ) নিশ্চিত করে।
উন্নত বিকল্প: ভিয়া ফিলিং (ছিদ্রগুলি সম্পূর্ণরূপে পূরণ করতে ইলেক্ট্রোপ্লেটিং) যান্ত্রিক শক্তি যোগ করে, যা উচ্চ-কম্পন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আদর্শ (অটোমোবাইল, মহাকাশ)।

৮ম ধাপ: বাইরের স্তরের চিত্র তৈরি ও এচিং
বাইরের স্তরগুলি অভ্যন্তরীণ স্তরগুলির মতোই প্যাটার্ন করা হয় তবে সোল্ডার মাস্ক এবং সিল্কস্ক্রিনের জন্য অতিরিক্ত পদক্ষেপ সহ।
  ক. ইমেজিং: বাইরের ট্রেসগুলি সংজ্ঞায়িত করতে ফটোরেসিস্ট প্রয়োগ করা হয়, উন্মোচিত হয় এবং তৈরি করা হয়।
  খ. এচিং: অরক্ষিত তামা অপসারণ করা হয়, বাইরের ট্রেস এবং প্যাড রেখে।
  গ. সোল্ডার মাস্ক অ্যাপ্লিকেশন: একটি সবুজ (সবচেয়ে সাধারণ) বা রঙিন পলিমার ট্রেসগুলিকে ঢেকে রাখতে প্রয়োগ করা হয়, সোল্ডারিংয়ের জন্য প্যাডগুলি উন্মুক্ত রেখে। সোল্ডার মাস্ক শর্ট সার্কিট প্রতিরোধ করে এবং জারণ থেকে রক্ষা করে।
  ঘ. সিল্কস্ক্রিন প্রিন্টিং: উপাদানগুলিকে লেবেল করার জন্য সোল্ডার মাস্কের উপর কালি মুদ্রিত হয় (যেমন, "R1," "+5V"), যা অ্যাসেম্বলি এবং সমস্যা সমাধানে সহায়তা করে।
ট্রেন্ড: এলইডি পিসিবিগুলির জন্য স্বচ্ছ সোল্ডার মাস্ক এবং সাদা সিল্কস্ক্রিন জনপ্রিয়তা বাড়ছে, যা আলো বিস্তারকে উন্নত করে।

৯ম ধাপ: সারফেস ফিনিশ অ্যাপ্লিকেশন
সারফেস ফিনিশগুলি জারণ থেকে উন্মুক্ত তামার প্যাডগুলিকে রক্ষা করে এবং নির্ভরযোগ্য সোল্ডারিং নিশ্চিত করে।

১০ম ধাপ: চূড়ান্ত পরীক্ষা ও পরিদর্শন
সমাপ্ত প্যানেলটি গুণমান নিশ্চিত করতে কঠোর পরীক্ষার মধ্য দিয়ে যায়।
  ক. বৈদ্যুতিক পরীক্ষা: একটি ফ্লাইং প্রোব পরীক্ষক শর্টস, ওপেন এবং সমস্ত নেটের প্রতিরোধ ক্ষমতা পরীক্ষা করে, সংযোগ যাচাই করে।
  খ. AOI: উচ্চ-রেজোলিউশন ক্যামেরা ত্রুটিগুলির জন্য পরিদর্শন করে (যেমন, ভুলভাবে সারিবদ্ধ সোল্ডার মাস্ক, অনুপস্থিত সিল্কস্ক্রিন)।
  গ. এক্স-রে পরিদর্শন: লুকানো সোল্ডার জয়েন্ট এবং ভিয়ার গুণমান পরীক্ষা করার জন্য BGA এবং HDI PCBs-এর জন্য ব্যবহৃত হয়।
  ঘ. ইম্পিডেন্স টেস্টিং: উচ্চ-গতির PCBs-এর জন্য, একটি TDR (টাইম ডোমেইন রিফ্লেক্টোমিটার) নিয়ন্ত্রিত ইম্পিডেন্স যাচাই করে (যেমন, ৫০Ω, ১০০Ω) সংকেত অখণ্ডতা নিশ্চিত করতে।
  ঙ. ডিপ্যানেলাইজেশন: ডিজাইন অনুসারে রুটিং, স্কোরিং বা লেজার কাটিং ব্যবহার করে প্যানেলটি পৃথক PCBs-এ কাটা হয়।

স্ট্যান্ডার্ড বনাম উন্নত তৈরি: মূল পার্থক্য

FAQ
প্রশ্ন: পিসিবি তৈরি করতে কত সময় লাগে?
উত্তর: স্ট্যান্ডার্ড ২-লেয়ার PCBs-এর জন্য ৫–৭ দিন; ১৬-লেয়ার HDI বোর্ডের জন্য ১০–১৪ দিন। জরুরি পরিষেবাগুলি লিড টাইম ৩০% কমিয়ে দেয় তবে খরচে ৫০% যোগ করে।

প্রশ্ন: পিসিবি তৈরির ত্রুটিগুলির কারণ কী?
উত্তর: সাধারণ সমস্যাগুলির মধ্যে রয়েছে স্তর মিসরেজিস্ট্রেশন (খারাপ ল্যামিনেশন), কম/অতিরিক্ত এচিং এবং ড্রিল মিসলাইনমেন্ট। কঠোর প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণগুলি ত্রুটিগুলি কমিয়ে দেয়<১%।

প্রশ্ন: তৈরি শুরু হওয়ার পরে কি আমি আমার ডিজাইন পরিবর্তন করতে পারি?
উত্তর: স্তর ল্যামিনেশনের পরে পরিবর্তনগুলি ব্যয়বহুল (মূল খরচের ৫০–১০০%)। DFM পর্যায়ে ডিজাইন চূড়ান্ত করা সেরা।

প্রশ্ন: পিসিবি তৈরির খরচ কত?
উত্তর: স্ট্যান্ডার্ড ২-লেয়ার PCBs-এর জন্য (৫–)১৫ (১০০০ ইউনিট); উন্নত ১৬-লেয়ার HDI বোর্ডের জন্য (২০–)৫০। উপাদান (যেমন, রজার্স বনাম FR4) এবং ভলিউম দাম নির্ধারণ করে।

প্রশ্ন: PCBs-এর জন্য সর্বাধিক স্তরের সংখ্যা কত?
উত্তর: বাণিজ্যিক PCBs ৪০+ স্তর পর্যন্ত পৌঁছায় (যেমন, সুপার কম্পিউটার), তবে বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশন ২–১৬ স্তর ব্যবহার করে।

উপসংহার
পিসিবি তৈরি একটি নির্ভুলতা-চালিত প্রক্রিয়া যা ডিজাইন জটিলতা, উপাদান বিজ্ঞান এবং উত্পাদন প্রযুক্তির মধ্যে ভারসাম্য বজায় রাখে। ডিজাইন পর্যালোচনা থেকে চূড়ান্ত পরীক্ষা পর্যন্ত, প্রতিটি পদক্ষেপ বোর্ডটি বৈদ্যুতিক, যান্ত্রিক এবং নির্ভরযোগ্যতার প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে তা নিশ্চিত করতে একটি গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।
এই পদক্ষেপগুলি বোঝা প্রকৌশলীদের খরচ এবং কর্মক্ষমতার জন্য ডিজাইন অপ্টিমাইজ করতে সহায়তা করে—একটি চিকিৎসা ডিভাইসের জন্য HASL-এর উপর ENIG নির্বাচন করা হোক বা একটি HDI স্মার্টফোন PCB-এর জন্য লেজার ড্রিলিং নির্দিষ্ট করা হোক। ইলেকট্রনিক্স বিকশিত হওয়ার সাথে সাথে, তৈরির প্রক্রিয়াগুলি উন্নত হতে থাকবে, যা আগামীকালের প্রযুক্তিগুলির জন্য ছোট, দ্রুত এবং আরও নির্ভরযোগ্য PCBs তৈরি করবে।

এমন একজন প্রস্তুতকারকের সাথে অংশীদার হয়ে যিনি গুণমান পরীক্ষাগুলিকে অগ্রাধিকার দেন এবং উন্নত সরঞ্জাম ব্যবহার করেন, আপনি নিশ্চিত করতে পারেন যে আপনার PCBs এমনকি সবচেয়ে চ্যালেঞ্জিং অ্যাপ্লিকেশনগুলির চাহিদা পূরণ করে।