কঠোর পরিবেশে পিসিবি উৎপাদন: নকশা, উপকরণ এবং নির্ভরযোগ্যতা

গ্রাহক-অনথ্রোাইজড চিত্র

তেল ও গ্যাস, এয়ারস্পেস এবং শিল্প উৎপাদন ইত্যাদি শিল্পে, পিসিবি পৃথিবীর সবচেয়ে কঠিন অবস্থার মুখোমুখি হয়: তাপমাত্রা -৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে ১৫০ ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত, অবিরাম কম্পন,ক্ষয়কারী রাসায়নিক পদার্থএই পরিবেশে একটি স্ট্যান্ডার্ড ভোক্তা-গ্রেড PCB কয়েক মাসের মধ্যে ব্যর্থ হবে কিন্তু বিশেষ উত্পাদন কৌশল, উপকরণ এবং নকশা কৌশল সঙ্গে,পিসিবি ১০ বছরের বেশি সময় ধরে বেঁচে থাকতে পারেএই নির্দেশিকাটি দেখায় যে কীভাবে PCB নির্মাতারা চরম অবস্থার জন্য উৎপাদনকে উপযুক্ত করে তোলে, উপাদান নির্বাচন থেকে পরীক্ষা প্রোটোকল পর্যন্ত, এবং কেন এই পছন্দগুলি দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

মূল বিষয়
1.কঠিন পরিবেশের পিসিবিগুলির জন্য ভোক্তা-গ্রেড বোর্ডগুলির তুলনায় 3 ¢ 5x বেশি কঠোর পরীক্ষার প্রয়োজন, যার মধ্যে 1,000+ তাপীয় চক্র এবং 500+ ঘন্টা লবণ স্প্রে এক্সপোজার অন্তর্ভুক্ত।
2উপাদান নির্বাচন অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণঃ উচ্চ-টিজি এফআর 4 150 ডিগ্রি সেলসিয়াসে শিল্প ব্যবহারের জন্য কাজ করে, যখন পিটিএফই এবং সিরামিক ল্যামিনেটগুলি এয়ারস্পেসে 200 ডিগ্রি সেলসিয়াসে পরিচালনা করে।
3নকশার সংশোধন যেমন কনফর্মাল লেপ এবং কম্পন প্রতিরোধী ট্রেস উচ্চ চাপ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যর্থতার হার 60% হ্রাস করে।
4বিশেষায়িত সরঞ্জাম এবং প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণের কারণে কঠোর পরিবেশে বিশেষজ্ঞ নির্মাতাদের ত্রুটির হার সাধারণদের তুলনায় 40% কম।

পিসিবি-র জন্য একটি 'কঠিন পরিবেশ' কী?
সমস্ত কঠিন পরিস্থিতি সমানভাবে তৈরি হয় না। পিসিবি নির্মাতারা তাদের প্রাথমিক চাপের কারণে কঠোর পরিবেশকে শ্রেণীবদ্ধ করে, যার প্রত্যেকটির জন্য অনন্য সমাধান প্রয়োজনঃ

উপাদান নির্বাচনঃ কঠোর পরিবেশের পিসিবিগুলির ভিত্তি
একটি PCB এর কঠোর অবস্থার মধ্যে বেঁচে থাকার ক্ষমতা তার মূল উপকরণ থেকে শুরু হয়। ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের জন্য আদর্শ সাধারণ FR4 ঊর্ধ্বমুখী চাপের অধীনে ভেঙে পড়ে, তাই নির্মাতারা বিশেষায়িত স্তরগুলির দিকে ঝুঁকছে,তামা, এবং শেষ.

1. সাবস্ট্র্যাট (কোর উপাদান)
সাবস্ট্র্যাট (বিসিবির ′বেস ′) তাপ, রাসায়নিক ও যান্ত্রিক চাপের প্রতিরোধী হতে হবেঃ

a.High-Tg FR4: 170°C~200°C এর গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা (Tg) সহ, এটি শিল্প পরিবেশে (যেমন, কারখানার নিয়ামক) কাজের ঘোড়া।এটি স্ট্যান্ডার্ড FR4 এর তুলনায় 150 °C অবিচ্ছিন্ন ব্যবহার এবং আর্দ্রতা প্রতিরোধের প্রতিরোধী.
বি.পিটিএফই (টেফলন): একটি ফ্লুওরপলিমার যার টিজি > ২60 °C, পিটিএফই উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ ফ্রিকোয়েন্সি অ্যাপ্লিকেশন যেমন এয়ারস্পেস রাডারের মতো উন্নতি করে। এর নিম্ন ডাইলেক্ট্রিক ধ্রুবক (ডি কে = ২।১) ৬০ গিগাহার্টজ+ এ সিগন্যাল হ্রাসও কমিয়ে দেয়.
c. সিরামিক-ফিলড ল্যামিনেটসঃ রজার্স RO4835 (সিরামিক + PTFE) এর মতো উপকরণগুলি উচ্চ তাপ পরিবাহিতা (0.6 W / m · K) বিকিরণ প্রতিরোধের সাথে একত্রিত করে, যা তাদের পারমাণবিক সেন্সরগুলির জন্য আদর্শ করে তোলে।
d.Metal-Core PCBs (MCPCBs): অ্যালুমিনিয়াম বা তামার কোর FR4 এর তুলনায় 5×10x দ্রুত তাপ ছড়িয়ে দেয়, যা গরম পরিবেশে উচ্চ-শক্তি ডিভাইসের জন্য গুরুত্বপূর্ণ (যেমন, শিল্প চুল্লিতে LED ড্রাইভার) ।

2কপার এবং কন্ডাক্টর
ঘন, উচ্চ বিশুদ্ধতার তামা পরিবাহিতা এবং যান্ত্রিক শক্তি নিশ্চিত করেঃ

a. ঘন তামা (2 ′′ 4oz): 2oz তামা (70μm) উচ্চ বর্তমান অ্যাপ্লিকেশন (যেমন, 100A শিল্প শক্তি সরবরাহ) মধ্যে ট্রেস বার্নআউট প্রতিরোধ করে এবং পাতলা তামা তুলনায় কম্পন ভাল প্রতিরোধ করে।
b. রোলড কপারঃ ইলেক্ট্রোডেপজিটেড তামার তুলনায় আরও নমনীয়, রোলড তামার তাপীয় চক্রের সময় ফাটল প্রতিরোধ করে

3. পৃষ্ঠতল সমাপ্তি
সমাপ্তিগুলি তামাকে জারা থেকে রক্ষা করে এবং কঠোর অবস্থার মধ্যে সোল্ডারযোগ্যতা নিশ্চিত করেঃ

a.ENIG (Electroless Nickel Immersion Gold): নিকেলের উপর একটি সোনার স্তর (0.05 ¢ 0.2 μm) (3 ¢ 6 μm) লবণ স্প্রে (500+ ঘন্টা) প্রতিরোধ করে এবং আর্দ্র পরিবেশে সোল্ডারযোগ্যতা বজায় রাখে।সামুদ্রিক এবং উপকূলীয় অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ.
b. ডুবানো টিনঃ ভাল জারা প্রতিরোধের (300+ ঘন্টা লবণ স্প্রে) এবং উচ্চ তাপমাত্রা শিল্প সেটিংসে ভাল কাজ করে, যদিও এটি চরম আর্দ্রতার জন্য সামঞ্জস্যপূর্ণ লেপ প্রয়োজন।
c. হার্ড গোল্ড প্লাটিংঃ 2 ¢ 5 μm স্বর্ণের স্তরগুলি পুনরাবৃত্তি সমন্বয়কে প্রতিরোধ করে (যেমন, তেল রিগ সেন্সরগুলির সংযোগকারী) এবং কম্পন থেকে পরিধান প্রতিরোধ করে।

কঠোর পরিবেশের জন্য পিসিবিগুলির জন্য ডিজাইন কৌশল
ডিজাইন অপ্টিমাইজেশান ছাড়া সেরা উপকরণগুলিও ব্যর্থ হয়। নির্মাতারা ইঞ্জিনিয়ারদের সাথে এই মূল কৌশলগুলি বাস্তবায়নের জন্য সহযোগিতা করেঃ

1তাপীয় ব্যবস্থাপনা
থার্মাল ভায়াসঃ প্ল্যাটেড ভায়াস (৩.৩ ০.৫ মিমি ব্যাসার্ধ) গরম উপাদানগুলি (যেমন, পাওয়ার ট্রানজিস্টর) ধাতব কোর বা তাপ সিঙ্কগুলিতে সংযুক্ত করে, সংযোগের তাপমাত্রা ২০.৩০ ডিগ্রি সেলসিয়াস হ্রাস করে।
তামা ছিটানোঃ বড়, শক্ত তামার অঞ্চলগুলি (পাতলা ট্রেসের পরিবর্তে) পিসিবি জুড়ে তাপ ছড়িয়ে দেয়, উচ্চ-শক্তির ডিজাইনে হটস্পটগুলি রোধ করে।
উপাদান স্থাপনঃ তাপ সংবেদনশীল উপাদান (যেমন, ক্যাপাসিটার) তাপ উত্স (যেমন, প্রতিরোধক) থেকে কমপক্ষে 5 মিমি দূরে রাখুন।

2কম্পন এবং শক প্রতিরোধের
গোলাকার ট্র্যাক কোণঃ 45° বা বাঁকা ট্র্যাকগুলি চাপের ঘনত্ব হ্রাস করে, কম্পনের অধীনে ফাটল প্রতিরোধ করে (20G+) ।
শক্তঃ ধাতব বা FR4 শক্তকারীগুলি অফ-রোড যানবাহনের PCB এর মতো কম্পন-প্রবণ অঞ্চলে নমনীয় বিভাগগুলি (যেমন সংযোগকারীগুলি) শক্তিশালী করে।
সংযোজকগুলিকে হ্রাস করুনঃ কম সংযোজকগুলি ব্যর্থতার পয়েন্টগুলি হ্রাস করে যেখানে সম্ভব সেখানে উপাদানগুলির মধ্যে সরাসরি ট্র্যাকগুলি একীভূত করে।

3ক্ষয় প্রতিরোধ
কনফর্মাল লেপঃ সিলিকন, ইউরেথান, বা প্যারিলেনের একটি 20 ¢ 50 μm স্তর পিসিবিকে আর্দ্রতা এবং রাসায়নিক থেকে সিল করে। প্যারিলেন সি চিকিত্সা এবং সামুদ্রিক ব্যবহারের জন্য আদর্শ, যার মধ্যে 1,000+ ঘন্টা লবণ স্প্রে প্রতিরোধের.
এজ প্লাটিংঃ নিকেল / সোনার সাথে পিসিবি প্রান্তগুলি প্লাটিং আর্দ্র পরিবেশে জারা প্রতিরোধ করে, যেখানে জল স্তর প্রান্তগুলিতে প্রবেশ করতে পারে।
নগ্ন তামার উপর সোল্ডার মাস্ক (এসএমওবিসি): সম্পূর্ণ সোল্ডার মাস্ক কভারেজ (প্যাড ব্যতীত) ক্ষয়কারী এজেন্টগুলিকে ট্রেসগুলিতে পৌঁছানোর বাধা দেয়।

4. রেডিয়েশন হার্ডিং
পারমাণবিক বা মহাকাশ অ্যাপ্লিকেশনের জন্যঃ
বড় ট্রেসঃ বৃহত্তর ট্রেস (100μm +) বিকিরণ-প্ররোচিত ¢ ট্র্যাক বার্নআউট প্রতিরোধ করে।
অপ্রয়োজনীয় উপাদানঃ সমালোচনামূলক সার্কিট (যেমন, উপগ্রহ যোগাযোগ) বিকিরণ-ক্ষতিগ্রস্ত পথগুলি বাইপাস করতে ডুপ্লিকেট ট্রেস ব্যবহার করে।
বিকিরণ-প্রতিরোধী উপকরণঃ সিরামিক সাবস্ট্র্যাট এবং ট্যানটালাম ক্যাপাসিটর স্ট্যান্ডার্ড উপাদানগুলির তুলনায় আয়োনাইজিং বিকিরণকে আরও ভালভাবে প্রতিরোধ করে।

কঠোর পরিবেশের জন্য উৎপাদন প্রক্রিয়া
কঠোর পরিবেশে নির্ভরযোগ্য পিসিবি উৎপাদনের জন্য বিশেষ সরঞ্জাম এবং কঠোর প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ প্রয়োজনঃ

1. লেমিনেশন
ভ্যাকুয়াম ল্যামিনেশনঃ উচ্চ আর্দ্রতার পরিবেশে ডিলামিনেশন রোধ করে সাবস্ট্র্যাট স্তর থেকে বায়ু বুদবুদ সরিয়ে দেয়।
নিয়ন্ত্রিত চাপ/তাপমাত্রাঃ উচ্চ-টিজি এফআর-৪ এর জন্য স্ট্যান্ডার্ড এফআর-৪ এর চেয়ে ৩০০-৪০০ পিএসআই চাপ এবং ১৮০-২০০ ডিগ্রি সেলসিয়াস লেমিনেশন টেম্পস ১০-২০ ডিগ্রি সেলসিয়াস বেশি প্রয়োজন।

2. ড্রিলিং এবং প্লাটিং
লেজার ড্রিলিংঃ মসৃণ দেয়ালের সাথে সুনির্দিষ্ট মাইক্রোভিয়া (50 ′′ 100μm) তৈরি করে, কম্পন-প্রবণ ডিজাইনে স্ট্রেস পয়েন্টগুলি হ্রাস করে।
ইলেক্ট্রোলেস নিকেল প্লাটিংঃ সমতুল্য প্লাটিংয়ের মাধ্যমে নিশ্চিত করে, সামুদ্রিক পিসিবিগুলিতে জারা প্রতিরোধের জন্য সমালোচনামূলক।

3পরীক্ষা ও বৈধতা
কঠোর পরীক্ষা ছাড়া কারখানা থেকে কোনো PCB বের হয় না:

বাস্তব বিশ্বের অ্যাপ্লিকেশন এবং কেস স্টাডিজ

1. তেল রিগ সেন্সর
একটি ডাউনহোল তেল সেন্সর প্রস্তুতকারকের পিসিবিগুলির প্রয়োজন ছিল ১৭৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস, ৯৫% আর্দ্রতা এবং ৫০ জি শক সহ্য করতে।

সমাধানঃ পিটিএফই সাবস্ট্র্যাট ২ ওনস রোলড তামা, এনআইজি ফিনিস, এবং প্যারিলেন লেপ সহ।
ফলাফলঃ PCBs কঠোর downhole অবস্থার মধ্যে 5+ বছর ধরে নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করেছে, স্ট্যান্ডার্ড FR4 বোর্ডের জন্য 6~12 মাসের তুলনায়।

2এয়ারস্পেস এভিয়েনিক্স
একটি উপগ্রহ প্রস্তুতকারকের প্রয়োজন ছিল যে পিসিবিগুলি -৫৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস থেকে ১২৫ ডিগ্রি সেলসিয়াস, ১০ কে রেডিয়েশন এবং ৩০ জি লঞ্চ শক সহ্য করতে পারে।

সমাধানঃ সিরামিক ভরা ল্যামিনেট, অতিরিক্ত চিহ্ন, হার্ড গোল্ড প্লাটিং, এবং কনফর্ম লেপ।
ফলাফলঃ ১০ বছরের বেশি সময় ধরে কক্ষপথে ব্যর্থতা শূন্য, যা নাসার কঠোর নির্ভরযোগ্যতার মান পূরণ করে।

3শিল্প চুল্লি নিয়ন্ত্রক
একটি কারখানার অটোমেশন কোম্পানির 500 °C চুল্লি নিয়ামকগুলির জন্য পিসিবি প্রয়োজন ছিল (বায়ুমণ্ডলীয় তাপমাত্রা 150 °C) ।

সমাধানঃ উচ্চ-টিজি এফআর 4 সহ অ্যালুমিনিয়াম কোর পিসিবি, ঘন তামা (4oz), এবং তাপ সিঙ্কগুলিতে তাপীয় ভায়াস।
ফলাফলঃ নিয়ামকের জীবনকাল ২ বছর থেকে ৭ বছর পর্যন্ত বাড়ানো হয়েছে, যার ফলে রক্ষণাবেক্ষণের খরচ ৬০% কমেছে।

কিভাবে একটি কঠোর পরিবেশ PCB প্রস্তুতকারকের চয়ন করুন
সব PCB নির্মাতারা চরম অবস্থার জন্য সজ্জিত হয় না. এই লাল পতাকা এবং যোগ্যতা খুঁজুনঃ

চাহিদা অনুযায়ী যোগ্যতা
1বিশেষায়িত শংসাপত্রঃ এএস৯১০০ (বিমানচালনা), আইএসও ১৩৪৮৫ (চিকিৎসা) অথবা এপিআই কিউ১ (তেল ও গ্যাস) ।
2প্রমাণিত অভিজ্ঞতাঃ আপনার শিল্প থেকে কেস স্টাডি বা রেফারেন্স (যেমন, একটি সামুদ্রিক PCB ক্লায়েন্ট) ।
3অভ্যন্তরীণ পরীক্ষাঃ সাইটে তাপীয় চক্র, কম্পন এবং জারা পরীক্ষা (সমালোচনামূলক পরীক্ষা আউটসোর্স করে এমন নির্মাতারা এড়িয়ে চলুন) ।

এড়াতে হবে এমন লাল পতাকা
1. সাধারণ প্রক্রিয়াঃ নির্মাতারা ভোক্তা এবং কঠোর পরিবেশের জন্য একই পদ্ধতি ব্যবহার করে।
2অস্পষ্ট উপাদান সরবরাহঃ সাবস্ট্র্যাট/রূপা সরবরাহকারীদের প্রকাশ করতে অনিচ্ছুক (নিম্ন মানের উপাদান দ্রুত ব্যর্থ হয়) ।
3.সীমিত পরীক্ষাঃ পরিবেশগত চাপ পরীক্ষার পরিবর্তে শুধুমাত্র মৌলিক AOI প্রদান করা।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন
প্রশ্ন: কঠোর পরিবেশের পিসিবিগুলির দাম সাধারণের তুলনায় কত বেশি?
উত্তরঃ বিশেষায়িত উপকরণ (যেমন, পিটিএফই খরচ 3x এফআর 4) এবং পরীক্ষার কারণে 2x5x বেশি। তবে তাদের 5x10x দীর্ঘ জীবনকাল সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে এগুলি ব্যয়-কার্যকর করে তোলে।

প্রশ্ন: কঠোর পরিবেশে পিসিবি কাজ করতে পারে?
উত্তরঃ হ্যাঁ, পলিয়ামাইড নমনীয় স্তর (২০০°সি থেকে ২৬০°সি পর্যন্ত প্রতিরোধী) এবং কনফর্মাল লেপ সহ। এগুলি এয়ারস্পেস বা শিল্প যন্ত্রপাতিগুলির সংকীর্ণ জায়গাগুলির জন্য আদর্শ।

প্রশ্ন: একটি পিসিবি সর্বোচ্চ কত তাপমাত্রা বহন করতে পারে?
উত্তরঃ মলিবডেনাম তামাযুক্ত সিরামিক সাবস্ট্র্যাটগুলি 500 °C + (উদাহরণস্বরূপ, জেট ইঞ্জিন সেন্সরগুলিতে) সহ্য করতে পারে, যখন পিটিএফই অবিচ্ছিন্ন ব্যবহারের জন্য 260 °C এ সর্বোচ্চ হয়।

প্রশ্নঃ কঠোর পরিবেশের জন্য পিসিবি কতবার পরীক্ষা করা উচিত?
উত্তরঃ সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে (যেমন, পারমাণবিক) বার্ষিক চাক্ষুষ / বৈদ্যুতিক চেক করার পরামর্শ দেওয়া হয়। কম চাহিদাপূর্ণ সেটিংসে (যেমন, শিল্প চুলা), প্রতি 3 ¢ 5 বছর পরিদর্শন যথেষ্ট।

সিদ্ধান্ত
কঠোর পরিবেশে পিসিবিগুলির জন্য সাধারণ উত্পাদনের চেয়ে বেশি কিছু প্রয়োজন, তাদের জন্য উপকরণ, নকশা এবং পরীক্ষার কৌশলগত মিশ্রণের প্রয়োজন। উচ্চ-কার্যকারিতা স্তরকে অগ্রাধিকার দিয়ে,ক্ষয় প্রতিরোধী সমাপ্তি, এবং কম্পন প্রতিরোধী নকশা, নির্মাতারা বোর্ড উত্পাদন করতে পারেন যে অন্যান্য ব্যর্থ যেখানে thrives।কঠোর পরিবেশে বিশেষজ্ঞের সাথে অংশীদারিত্ব করা কেবল একটি পছন্দ নয় এটি নির্ভরযোগ্যতা নিশ্চিত করার একমাত্র উপায়, নিরাপত্তা, এবং বিশ্বের সবচেয়ে কঠিন অবস্থার মধ্যে দীর্ঘমেয়াদী কর্মক্ষমতা।

আপনার প্রকল্প মরুভূমিতে, সমুদ্রের তলদেশে অথবা মহাকাশে কাজ করুক, সঠিক পিসিবি প্রস্তুতকারক চরম চ্যালেঞ্জকে উদ্ভাবনের সুযোগে পরিণত করবে।