স্ট্রিপ পিসিবি উত্পাদনঃ উপকরণ, প্রক্রিয়া এবং শিল্প মান

কঠিন প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (পিসিবি) প্রায় প্রতিটি ইলেকট্রনিক ডিভাইসের মেরুদণ্ড তৈরি করে, স্মার্টফোন এবং ল্যাপটপ থেকে শুরু করে শিল্প যন্ত্রপাতি এবং চিকিৎসা সরঞ্জাম পর্যন্ত। নমনীয় পিসিবির বিপরীতে, কঠিন পিসিবিগুলি একটি নির্দিষ্ট আকার বজায় রাখে, যা উপাদানগুলির জন্য কাঠামোগত স্থিতিশীলতা প্রদান করে এবং স্থিতিশীল অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে নির্ভরযোগ্য কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে। কঠিন পিসিবির উত্পাদন উপাদান নির্বাচন থেকে চূড়ান্ত পরীক্ষা পর্যন্ত পদক্ষেপগুলির একটি সুনির্দিষ্ট ক্রম জড়িত, যা ধারাবাহিকতা এবং গুণমান নিশ্চিত করার জন্য কঠোর শিল্প মান দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয়। এই নির্দেশিকাটি কঠিন পিসিবি উত্পাদনকে সংজ্ঞায়িত করে এমন মূল উপকরণ, প্রক্রিয়া এবং মানগুলি অন্বেষণ করে, কীভাবে এই কারণগুলি কর্মক্ষমতা, খরচ এবং নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে সে সম্পর্কে ধারণা প্রদান করে।

কঠিন পিসিবি উৎপাদনে মূল উপকরণ
একটি কঠিন পিসিবির কর্মক্ষমতা মূলত এর মূল উপকরণ দ্বারা নির্ধারিত হয়, যার মধ্যে রয়েছে স্তর, তামার ফয়েল এবং প্রতিরক্ষামূলক স্তর। প্রতিটি উপাদান তাপ প্রতিরোধের, বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা এবং খরচের জন্য অ্যাপ্লিকেশনের প্রয়োজনীয়তার উপর ভিত্তি করে নির্বাচন করা হয়।

১. স্তর উপাদান
স্তর পিসিবির কঠিন ভিত্তি তৈরি করে, যা যান্ত্রিক সমর্থন এবং তামার স্তরগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক নিরোধক প্রদান করে। সবচেয়ে সাধারণ স্তরগুলি হল:

ক. FR-4 প্রাধান্য: ফাইবারগ্লাস-রিইনফোর্সড ইপোক্সি (FR-4) হল শিল্প মান, যা কঠিন পিসিবির প্রায় ৯০% এর জন্য দায়ী। এর খরচ, শক্তি এবং প্রক্রিয়াকরণের ভারসাম্যতা এটিকে বেশিরভাগ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য আদর্শ করে তোলে।
খ. উচ্চ-Tg প্রকারভেদ: ১৩০°C এর বেশি পরিবেশে ব্যবহৃত হয়, যেমন আন্ডার-হুড অটোমোটিভ সিস্টেমে, যেখানে স্ট্যান্ডার্ড FR-4 নরম হবে বা স্তরচ্যুত হবে।
গ. বিশেষ স্তর: অ্যালুমিনিয়াম কোর পিসিবি তাপ অপচয়ে পারদর্শী, যেখানে পলিইমাইড স্তরগুলি স্থান বা শিল্প চুল্লিগুলির মতো চরম অবস্থার জন্য সংরক্ষিত থাকে।

২. তামার ফয়েল
তামার ফয়েলগুলি পরিবাহী ট্রেস তৈরি করে যা বৈদ্যুতিক সংকেত বহন করে। তাদের বেধ এবং পৃষ্ঠের চিকিত্সা কর্মক্ষমতা প্রভাবিত করে:
   ক. বেধ: ০.৫ oz (১৭µm) থেকে ৬ oz (২০৩µm) পর্যন্ত। পুরু তামা (২–৬ oz) উচ্চ কারেন্ট পরিচালনা করার জন্য পাওয়ার পিসিবিতে ব্যবহৃত হয়, যেখানে ০.৫–১ oz সংকেত ট্রেসের জন্য স্ট্যান্ডার্ড।
  খ. সারফেস ট্রিটমেন্ট:
      স্ট্যান্ডার্ড (STD) কপার: সাধারণ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য মাঝারি রুক্ষতা (Rz = ১.৫–৩.০µm) সহ ম্যাট ফিনিশ।
খুব কম প্রোফাইল (VLP) কপার: উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিজাইনে সংকেত হ্রাস কমাতে অতি-মসৃণ (Rz ১GHz)।
      বিপরীত-চিকিৎসা করা (RT) কপার: উন্নত আঠালোতার জন্য মসৃণ ডাইইলেকট্রিক-ফেসিং পৃষ্ঠ, মাল্টি-লেয়ার পিসিবির জন্য ব্যবহৃত হয়।

৩. প্রতিরক্ষামূলক স্তর
   ক. সোল্ডার মাস্ক: একত্রিতকরণের সময় সোল্ডার ব্রিজ প্রতিরোধ করার জন্য তামার ট্রেসের উপর প্রয়োগ করা একটি পলিমার আবরণ। সাধারণ প্রকারগুলির মধ্যে রয়েছে লিকুইড ফটোইমেজযোগ্য (LPI) এবং ড্রাই ফিল্ম, যা সবুজ (স্ট্যান্ডার্ড), কালো বা সাদা (উচ্চ-কনট্রাস্ট পরিদর্শনের জন্য) পাওয়া যায়।
   খ. সিল্কস্ক্রিন: একটি মুদ্রিত ইপোক্সি কালির স্তর যা উপাদান, পরীক্ষার পয়েন্ট এবং পোলারিটি মার্কার লেবেল করে, যা একত্রিতকরণ এবং সমস্যা সমাধানে সহায়তা করে।

কঠিন পিসিবি উত্পাদন প্রক্রিয়া
কঠিন পিসিবি উত্পাদন ২০টিরও বেশি পদক্ষেপ জড়িত, তবে প্রক্রিয়াটিকে ছয়টি মূল পর্যায়ে ভাগ করা যেতে পারে, যার প্রত্যেকটি গুণমান এবং কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ:
১. ডিজাইন এবং Gerber ফাইল প্রস্তুতি
  ক. CAD ডিজাইন: প্রকৌশলী ট্রেস রুটিং, উপাদান বসানো এবং স্তর স্ট্যাকআপ সংজ্ঞায়িত করে লেআউট তৈরি করতে পিসিবি ডিজাইন সফ্টওয়্যার (Altium, KiCad) ব্যবহার করেন।
  খ. Gerber ফাইল: ডিজাইন ডেটা উত্পাদনের জন্য Gerber ফর্ম্যাটে (শিল্প মান) রূপান্তরিত হয়, যার মধ্যে ট্রেস প্রস্থ, ড্রিল আকার এবং সোল্ডার মাস্ক স্তরগুলির মতো বিবরণ অন্তর্ভুক্ত থাকে।
  গ. DFM চেক: ডিজাইন ফর ম্যানুফ্যাকচারেবিলিটি (DFM) সফ্টওয়্যার অতিরিক্ত সংকীর্ণ ট্রেস, অপর্যাপ্ত ক্লিয়ারেন্স বা অ-মানক ড্রিল আকারের মতো সমস্যাগুলি সনাক্ত করে, যা উত্পাদন ত্রুটি হ্রাস করে।

২. স্তর প্রস্তুতি এবং কপার ক্ল্যাডিং
  ক. কাটিং: বড় স্তর শীট (সাধারণত ১৮”x২৪”) পছন্দসই পিসিবি আকারে নির্ভুল করাত ব্যবহার করে কাটা হয়।
  খ. ক্লিনিং: শক্তিশালী তামা আঠালোতা নিশ্চিত করার জন্য স্তরগুলি তেল এবং দূষক অপসারণের জন্য ক্ষারীয় দ্রবণ দিয়ে পরিষ্কার করা হয়।
  গ. ক্ল্যাডিং: তাপ (১৮০–২০০°C) এবং চাপ (২০–৩০ kgf/cm²) ব্যবহার করে তামার ফয়েল স্তরের এক বা উভয় পাশে বন্ধন করা হয়। মাল্টি-লেয়ার পিসিবির জন্য প্রতিটি স্তরের জন্য অতিরিক্ত ল্যামিনেশন পদক্ষেপের প্রয়োজন।

৩. প্যাটার্নিং এবং এচিং
  ক. ফটোরেসিস্ট অ্যাপ্লিকেশন: স্প্রে করা বা ডুবানোর মাধ্যমে একটি হালকা-সংবেদনশীল ফটোরেসিস্ট তামা-clad স্তরে প্রয়োগ করা হয়।
  খ. এক্সপোজার: ট্রেস প্যাটার্নকে ফটোরেসিস্টে স্থানান্তর করে একটি ফটোমাস্কের মাধ্যমে UV আলোর সাথে স্তরটি উন্মোচিত হয়।
  গ. ডেভেলপিং: নিরাময় না হওয়া ফটোরেসিস্ট ধুয়ে ফেলা হয়, যা সুরক্ষিত তামার ট্রেস রেখে যায়।
  ঘ. এচিং: অ্যাসিডিক এচ্যান্ট (ফেরিক ক্লোরাইড বা কুপ্রিক ক্লোরাইড) ব্যবহার করে উন্মোচিত তামা দ্রবীভূত হয়, যা পছন্দসই ট্রেস প্যাটার্ন রেখে যায়।
  ঙ. স্ট্রিপিং: অবশিষ্ট ফটোরেসিস্ট দ্রাবক দিয়ে সরানো হয়, তামার ট্রেস প্রকাশ করে।

৪. ড্রিলিং এবং প্লেটিং
  ক. ড্রিলিং: থ্রু-হোল উপাদান, ভায়া এবং মাউন্টিং হার্ডওয়্যারের জন্য ছিদ্রগুলি CNC মেশিন ব্যবহার করে কার্বাইড বা ডায়মন্ড-টিপযুক্ত বিট দিয়ে ড্রিল করা হয়। মাইক্রোভিয়াস (<০.১৫মিমি) উচ্চ-ঘনত্বের পিসিবির জন্য লেজার ব্যবহার করে তৈরি করা হয়।
  খ. ডেবারিং: শর্ট সার্কিট প্রতিরোধ করে তামার এবং স্তর বারগুলি অপসারণের জন্য ছিদ্রগুলি পরিষ্কার করা হয়।
  গ. প্লেটিং: স্তরগুলিকে বৈদ্যুতিকভাবে সংযোগ করার জন্য ছিদ্রের দেওয়ালে তামার একটি পাতলা স্তর (৫–১০µm) ইলেক্ট্রোপ্লেট করা হয়। মাল্টি-লেয়ার পিসিবিগুলি আরও ভাল কভারেজের জন্য ইলেক্ট্রলেস কপার প্লেটিংও ব্যবহার করতে পারে।

৫. সোল্ডার মাস্ক এবং সিল্কস্ক্রিন অ্যাপ্লিকেশন
  ক. সোল্ডার মাস্ক প্রিন্টিং: সোল্ডার মাস্ক প্রয়োগ করা হয় এবং UV আলো দিয়ে নিরাময় করা হয়, তামার প্যাড এবং ভায়া উন্মুক্ত রেখে।
  খ. সিল্কস্ক্রিন প্রিন্টিং: উপাদান লেবেল এবং মার্কারগুলি ইপোক্সি কালি ব্যবহার করে মুদ্রিত হয়, তারপর স্থায়িত্ব নিশ্চিত করার জন্য ১৫০°C এ নিরাময় করা হয়।

৬. পরীক্ষা এবং চূড়ান্ত পরিদর্শন
  ক. বৈদ্যুতিক পরীক্ষা:
    ধারাবাহিকতা পরীক্ষা: ডিজাইন অনুযায়ী সমস্ত ট্রেস বিদ্যুৎ পরিবাহিতা যাচাই করে।
    হাই-পট টেস্টিং: ট্রেসগুলির মধ্যে নিরোধক ভাঙ্গন পরীক্ষা করার জন্য উচ্চ ভোল্টেজ (৫০০–১০০০V) প্রয়োগ করে।
  খ. ভিজ্যুয়াল পরিদর্শন: স্বয়ংক্রিয় অপটিক্যাল পরিদর্শন (AOI) সিস্টেমগুলি অনুপস্থিত সোল্ডার মাস্ক, ভুলভাবে সারিবদ্ধ ট্রেস বা ড্রিল ত্রুটিগুলির মতো ত্রুটিগুলির জন্য পরীক্ষা করে।
  গ. কার্যকরী পরীক্ষা: জটিল পিসিবির জন্য, কার্যকরী পরীক্ষাগুলি নিশ্চিত করার জন্য বাস্তব-বিশ্বের অপারেশনকে অনুকরণ করে যে উপাদানগুলি একসাথে সঠিকভাবে কাজ করে।

কঠিন পিসিবির জন্য শিল্প মান
কঠিন পিসিবি উত্পাদন বিশ্বব্যাপী মান দ্বারা নিয়ন্ত্রিত হয় যা নির্মাতাদের মধ্যে ধারাবাহিকতা, নির্ভরযোগ্যতা এবং নিরাপত্তা নিশ্চিত করে। মূল মানগুলির মধ্যে রয়েছে:
১. IPC স্ট্যান্ডার্ড (অ্যাসোসিয়েশন কানেক্টিং ইলেকট্রনিক্স ইন্ডাস্ট্রিজ)
    ক. IPC-A-600: পিসিবি তৈরির জন্য গ্রহণযোগ্যতা মান নির্ধারণ করে, যার মধ্যে তামা, সোল্ডার মাস্ক এবং ল্যামিনেশনে অনুমোদিত ত্রুটি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।
    খ. IPC-2221: প্রিন্টেড বোর্ডের জন্য ডিজাইন স্ট্যান্ডার্ড প্রদান করে, যার মধ্যে ট্রেস প্রস্থ, ব্যবধান এবং গর্তের আকারের নির্দেশিকা অন্তর্ভুক্ত রয়েছে।
    গ. IPC-J-STD-001: সোল্ডারিং প্রক্রিয়ার প্রয়োজনীয়তা উল্লেখ করে, শক্তিশালী, নির্ভরযোগ্য সংযোগ নিশ্চিত করে।

২. UL সার্টিফিকেশন (আন্ডাররাইটার্স ল্যাবরেটরিজ)
    ক. UL 94: পিসিবি উপাদানের জ্বলনযোগ্যতা পরীক্ষা করে, V-0 (সর্বোচ্চ প্রতিরোধ) এর মতো রেটিং নিশ্চিত করে যে পিসিবিগুলি আগুনের ক্ষেত্রে শিখা ছড়াবে না।
    খ. UL 796: পিসিবি নির্মাণকে প্রমাণীকরণ করে, বৈদ্যুতিক সরঞ্জামের জন্য নিরাপত্তা মানগুলির সাথে সম্মতি নিশ্চিত করে।

৩. RoHS এবং REACH (পরিবেশগত মান)
   ক. RoHS: পিসিবির ক্ষতিকারক পদার্থ (সীসা, পারদ, ক্যাডমিয়াম) সীমাবদ্ধ করে, সীসা-মুক্ত সোল্ডার এবং অনুগত উপাদানের প্রয়োজন।
   খ. REACH: উত্পাদনে ব্যবহৃত রাসায়নিকগুলি নিয়ন্ত্রণ করে, পিসিবি উপকরণগুলি মানব স্বাস্থ্য এবং পরিবেশের জন্য নিরাপদ তা নিশ্চিত করে।

তুলনামূলক বিশ্লেষণ: একক-স্তর বনাম মাল্টি-লেয়ার কঠিন পিসিবি

কঠিন পিসিবি উত্পাদনে প্রবণতা
প্রযুক্তির অগ্রগতি কঠিন পিসিবি উৎপাদনে উদ্ভাবন চালাচ্ছে:
  ক. উচ্চ-ঘনত্বের ইন্টারকানেক্ট (HDI): মাইক্রোভিয়াস, স্ট্যাকড ভিয়াস এবং সূক্ষ্ম ট্রেস প্রস্থ (≤৩ মিল) ৫জি ডিভাইস এবং এআই অ্যাক্সিলারেটরগুলির জন্য ছোট, আরও শক্তিশালী পিসিবি সক্ষম করে।
  খ. অটোমেশন: এআই-চালিত পরিদর্শন সিস্টেম এবং রোবোটিক সমাবেশ মানুষের ত্রুটি হ্রাস করে, ফলন এবং ধারাবাহিকতা উন্নত করে।
  গ. স্থায়িত্ব: জল-ভিত্তিক এচ্যান্ট, পুনর্ব্যবহৃত তামা এবং জৈব-ভিত্তিক স্তরগুলি উত্পাদনের পরিবেশগত প্রভাব হ্রাস করছে।
  ঘ. অ্যাডিটিভ ম্যানুফ্যাকচারিং: দ্রুত প্রোটোটাইপিংয়ের জন্য ৩ডি-প্রিন্টেড পরিবাহী ট্রেস পরীক্ষা করা হচ্ছে, যা দ্রুত ডিজাইন পুনরাবৃত্তি করার অনুমতি দেয়।

FAQ
প্রশ্ন: কঠিন পিসিবি উত্পাদনের জন্য সাধারণ লিড টাইম কত?
উত্তর: লিড টাইমগুলি সাধারণ একক-স্তর পিসিবির জন্য ২–৫ দিন থেকে মাল্টি-লেয়ার (৪–৮ স্তর) ডিজাইনের জন্য ৫–১০ দিন পর্যন্ত। জটিল HDI পিসিবিগুলি ১০–১৫ দিন সময় নিতে পারে।

প্রশ্ন: একটি কঠিন পিসিবি তৈরি করতে কত খরচ হয়?
উত্তর: খরচ আকার, স্তর গণনা এবং ভলিউম দ্বারা পরিবর্তিত হয়: একক-স্তর পিসিবিগুলি প্রতি ইউনিটে (১–)৫ থেকে শুরু হয় (উচ্চ ভলিউম), যেখানে ৮-লেয়ার এইচডিআই পিসিবি প্রতি ইউনিটে (৫০–)১০০+ খরচ করতে পারে (কম ভলিউম)।

প্রশ্ন: একটি কঠিন পিসিবির সর্বোচ্চ আকার কত?
উত্তর: স্ট্যান্ডার্ড প্রোডাকশন লাইনগুলি ২৪”x৩৬” পর্যন্ত পিসিবি পরিচালনা করে, তবে কাস্টম নির্মাতারা শিল্প অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য বৃহত্তর বোর্ড (৪৮”x৬০” পর্যন্ত) তৈরি করতে পারে।

প্রশ্ন: কঠিন পিসিবিগুলি কি পুনর্ব্যবহৃত করা যেতে পারে?
উত্তর: হ্যাঁ, কঠিন পিসিবির মধ্যে মূল্যবান তামা রয়েছে (ওজন অনুসারে ১৫–২০%) যা পুনর্ব্যবহৃত করা যেতে পারে। বিশেষ সুবিধাগুলি উচ্চ-শ্রেণীর ইলেকট্রনিক্সে ব্যবহৃত পিসিবি থেকে মূল্যবান ধাতু পুনরুদ্ধার করে।

প্রশ্ন: FR-4 এবং উচ্চ-Tg FR4 এর মধ্যে উত্পাদনে পার্থক্য কী?
উত্তর: উচ্চ-Tg FR4 তার উচ্চতর গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা অর্জনের জন্য উচ্চতর ল্যামিনেশন তাপমাত্রা (১৮০–২০০°C বনাম স্ট্যান্ডার্ড FR4-এর জন্য ১৫০–১৭০°C) এবং দীর্ঘ নিরাময় সময় প্রয়োজন, যা সামান্য উত্পাদন খরচ বাড়ায়।

উপসংহার
কঠিন পিসিবি উত্পাদন একটি নির্ভুলতা (নির্ভুলতা-চালিত) প্রক্রিয়া যা নির্ভরযোগ্য ইলেকট্রনিক উপাদান তৈরি করতে উপাদান বিজ্ঞান, প্রকৌশল নকশা এবং গুণমান নিয়ন্ত্রণকে ভারসাম্যপূর্ণ করে। ভোক্তা ডিভাইসগুলির জন্য FR-4 স্তর নির্বাচন থেকে শুরু করে উচ্চ-পাওয়ার অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য অ্যালুমিনিয়াম কোর উপকরণ পর্যন্ত, প্রতিটি পছন্দ কর্মক্ষমতা এবং খরচকে প্রভাবিত করে। IPC-A-600 এবং RoHS-এর মতো মানগুলি মেনে চলে, নির্মাতারা নিশ্চিত করেন যে কঠিন পিসিবিগুলি নিরাপত্তা, নির্ভরযোগ্যতা এবং পরিবেশগত দায়িত্বের জন্য বিশ্বব্যাপী প্রয়োজনীয়তা পূরণ করে।
যেহেতু ইলেকট্রনিক্সগুলি বিকশিত হতে থাকে—ছোট, দ্রুত এবং আরও শক্তিশালী হয়ে উঠছে—কঠিন পিসিবি উত্পাদন নতুন চাহিদা মেটাতে নতুন উপকরণ এবং প্রক্রিয়াগুলি অন্তর্ভুক্ত করে মানিয়ে নেবে। স্মার্টফোন, চিকিৎসা ডিভাইস বা শিল্প যন্ত্রপাতিতে হোক না কেন, কঠিন পিসিবি আধুনিক প্রযুক্তির জন্য অপরিহার্য, উপাদানগুলিকে সংযুক্ত করে এবং উদ্ভাবনকে সক্ষম করে।
মূল টেকওয়ে: কঠিন পিসিবি উত্পাদন শিল্প ও বিজ্ঞানের একটি মিশ্রণ, যেখানে উপাদান নির্বাচন, সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়া এবং মানগুলির প্রতি আনুগত্য একসাথে ইলেকট্রনিক সিস্টেমের ভিত্তি তৈরি করে। এই উপাদানগুলি বোঝা পিসিবি ডিজাইন এবং উত্পাদন করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ যা কর্মক্ষমতা, খরচ এবং নির্ভরযোগ্যতার লক্ষ্য পূরণ করে।