পিসিবি ডিজাইনে ভিআইপিপিওঃ উচ্চ-কার্যকারিতা ইলেকট্রনিক্সের জন্য 3 টি মূল সুবিধা

আধুনিক পিসিবি (PCB) নকশার একটি গেম-পরিবর্তনকারী কৌশল হিসেবে Via-in-Pad Plated Over (VIPPO)-এর আবির্ভাব ঘটেছে, যা উচ্চ-ঘনত্ব এবং উচ্চ-কার্যকারিতা সম্পন্ন ইলেকট্রনিক্সে গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জগুলো মোকাবেলা করে। উপাদান প্যাডের ভিতরে সরাসরি প্লেটেড-থ্রু ভিয়াস স্থাপন করার মাধ্যমে—তাদের পাশে স্থাপন করার পরিবর্তে—VIPPO স্থানকে অপটিমাইজ করে, সিগন্যাল অখণ্ডতা বাড়ায় এবং তাপ ব্যবস্থাপনা উন্নত করে। এই উদ্ভাবনটি আজকের ক্ষুদ্রাকৃতির ডিভাইসগুলোতে বিশেষভাবে মূল্যবান, যেমন স্মার্টফোন এবং পরিধানযোগ্য ডিভাইস থেকে শুরু করে শিল্প সেন্সর এবং 5G সরঞ্জাম পর্যন্ত, যেখানে স্থানের প্রতিটি মিলিমিটার এবং সিগন্যালের স্বচ্ছতার প্রতিটি ডেসিবল গুরুত্বপূর্ণ।

এই নির্দেশিকা পিসিবি নকশার ক্ষেত্রে VIPPO-এর তিনটি প্রধান সুবিধা নিয়ে আলোচনা করে, এটিকে ঐতিহ্যবাহী ভিয়া বিন্যাসের সাথে তুলনা করে এবং কেন এটি প্রকৌশলী ও নির্মাতাদের জন্য অপরিহার্য হয়ে উঠেছে, যারা ইলেকট্রনিক কর্মক্ষমতার সীমা বাড়াতে চাইছে।

VIPPO কী?
VIPPO (Via-in-Pad Plated Over) হল একটি পিসিবি ডিজাইন কৌশল যেখানে সারফেস-মাউন্ট উপাদান (SMD), যেমন BGA (Ball Grid Arrays), QFP, এবং ছোট প্যাসিভ উপাদানগুলির সোল্ডার প্যাডের মধ্যে সরাসরি ভিয়াস একত্রিত করা হয়। ঐতিহ্যবাহী ভিয়াস-এর থেকে ভিন্ন—যেগুলো প্যাডের পাশে স্থাপন করা হয়, অতিরিক্ত রুটিং স্থানের প্রয়োজন হয়—VIPPO ভিয়াস হল:

ক. পরিবাহী ইপোক্সি বা তামা দিয়ে পূর্ণ করা হয়, যা একটি সমতল, সোল্ডারেবল সারফেস তৈরি করে।
খ. প্যাডের সাথে নির্বিঘ্ন সংহতকরণ নিশ্চিত করতে প্লেট করা হয়, যা সোল্ডার জমা হতে বা সংযোগে ত্রুটি ঘটাতে পারে এমন ফাঁকগুলি দূর করে।
গ. উচ্চ-ঘনত্বের নকশার জন্য অপটিমাইজ করা হয়েছে, যেখানে স্থানের সীমাবদ্ধতা ঐতিহ্যবাহী ভিয়া স্থাপনকে ব্যবহারিক করে তোলে না।

এই পদ্ধতিটি পিসিবিগুলি কীভাবে স্থাপন করা হয় তা পরিবর্তন করে, যা উপাদানগুলির মধ্যে স্থান কমিয়ে আনে এবং বোর্ডের স্থান আরও দক্ষতার সাথে ব্যবহার করতে সক্ষম করে।

সুবিধা ১: নির্ভরযোগ্যতা এবং স্থায়িত্ব বৃদ্ধি
VIPPO পিসিবি-র দুটি সাধারণ ত্রুটির উৎসকে সমাধান করে: দুর্বল সোল্ডার সংযোগ এবং ভিয়া-সম্পর্কিত ত্রুটি। এর নকশা সহজাতভাবে সংযোগগুলিকে শক্তিশালী করে, যা মিশন-সমালোচনামূলক অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আদর্শ করে তোলে।

শক্তিশালী সোল্ডার সংযোগ
ঐতিহ্যবাহী ভিয়াস, উপাদান প্যাডের বাইরে স্থাপন করা হয়, 'শ্যাডো এলাকা' তৈরি করে যেখানে সোল্ডারের প্রবাহ অসম হয়, যা ঠান্ডা সংযোগ বা শূন্যতার ঝুঁকি বাড়ায়। VIPPO এই সমস্যাটি দূর করে:

ক. একটি সমতল, অবিচ্ছিন্ন প্যাড সারফেস তৈরি করে (ভরা এবং প্লেটেড ভিয়ার কারণে), যা অভিন্ন সোল্ডার বিতরণ নিশ্চিত করে।
খ. তাপীয় চক্রের সময় উপাদান এবং ভিয়ার মধ্যে দূরত্ব কমিয়ে সংযোগের উপর যান্ত্রিক চাপ কমায়, যা বাঁকানো কম করে।

তথ্যসূত্র: রচেস্টার ইনস্টিটিউট অফ টেকনোলজির একটি গবেষণায় দেখা গেছে যে VIPPO সোল্ডার সংযোগগুলি ঐতিহ্যবাহী ভিয়া বিন্যাসের তুলনায় 2.8 গুণ বেশি তাপীয় চক্র (-40°C থেকে 125°C) পর্যন্ত টিকে ছিল, ক্লান্তি লক্ষণ দেখানোর আগে।

ত্রুটি মোড হ্রাস
ভরা না হওয়া বা ভুলভাবে স্থাপন করা ভিয়াস আর্দ্রতা, ফ্লাক্স বা দূষক জমা করতে পারে, যা সময়ের সাথে সাথে ক্ষয় বা শর্ট সার্কিটের দিকে পরিচালিত করে। VIPPO এই ঝুঁকিগুলি কমিয়ে দেয়:

ক. পরিবাহী পূরণ: তামা বা ইপোক্সি পূরণ ভিয়াকে সিল করে, ধ্বংসাবশেষ জমা হতে বাধা দেয়।
খ. প্লেটেড ওভার সারফেস: একটি মসৃণ, প্লেটেড ফিনিশ ফাটল দূর করে যেখানে ক্ষয় শুরু হতে পারে।

বাস্তব-বিশ্বের প্রভাব: Versatronics Corp. VIPPO ব্যবহার করে পিসিবি-র জন্য ফিল্ডে ত্রুটির হার 14% হ্রাসের কথা জানিয়েছে, যা কম শর্ট সার্কিট এবং ক্ষয়-সম্পর্কিত সমস্যার কারণে হয়েছে।

VIPPO বনাম ঐতিহ্যবাহী ভিয়াস (নির্ভরযোগ্যতা)

সুবিধা ২: শ্রেষ্ঠ তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা
উচ্চ-ক্ষমতা এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিজাইনগুলিতে, তাপ পরিচালনা এবং সিগন্যাল অখণ্ডতা বজায় রাখা অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। VIPPO উভয় ক্ষেত্রেই শ্রেষ্ঠত্ব অর্জন করে, ঐতিহ্যবাহী ভিয়া বিন্যাসকে ছাড়িয়ে যায়।

উন্নত তাপ ব্যবস্থাপনা
তাপ উৎপন্ন হওয়া ইলেকট্রনিক কর্মক্ষমতার একটি প্রধান সীমাবদ্ধতা, বিশেষ করে পাওয়ার-ক্ষুধার্ত উপাদান (যেমন, প্রসেসর, পাওয়ার অ্যামপ্লিফায়ার) সহ ঘন নকশার ক্ষেত্রে। VIPPO তাপ অপচয় বাড়ায়:

ক. উপাদান প্যাড থেকে অভ্যন্তরীণ বা বাহ্যিক হিট সিঙ্কে সরাসরি তাপীয় পথ তৈরি করে ভরা ভিয়ার মাধ্যমে।
খ. তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা হ্রাস করে: তামা-ভরা VIPPO ভিয়ার তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা ~0.5°C/W, যেখানে ঐতিহ্যবাহী ভিয়ার জন্য ~2.0°C/W।

কেস স্টাডি: একটি 5G বেস স্টেশন পিসিবি-তে, VIPPO একটি পাওয়ার অ্যামপ্লিফায়ারের অপারেটিং তাপমাত্রা 12°C কমিয়েছে ঐতিহ্যবাহী বিন্যাসের তুলনায়, যা উপাদানটির জীবনকাল প্রায় 30% বাড়িয়েছে।

উন্নত সিগন্যাল অখণ্ডতা
উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যালগুলি (≥1GHz) ক্ষতি, প্রতিফলন এবং ক্রসস্টক দ্বারা ক্ষতিগ্রস্ত হয় যখন দীর্ঘ, পরোক্ষ পথে ভ্রমণ করতে বাধ্য করা হয়। VIPPO এই সমস্যাগুলি কমিয়ে দেয়:

ক. সিগন্যাল পাথ ছোট করে: প্যাডের মধ্যে ভিয়াস ঐতিহ্যবাহী অফ-প্যাড ভিয়ার চারপাশে ডিট্যুরগুলি দূর করে, যা ট্রেসের দৈর্ঘ্য 30–50% কমিয়ে দেয়।
খ. প্রতিবন্ধকতা অসামঞ্জস্যতা হ্রাস করে: ভরা ভিয়াস সামঞ্জস্যপূর্ণ প্রতিবন্ধকতা বজায় রাখে (±5% সহনশীলতা), যা 5G, PCIe 6.0, এবং অন্যান্য উচ্চ-গতির প্রোটোকলের জন্য গুরুত্বপূর্ণ।

কর্মক্ষমতা ডেটা: ঐতিহ্যবাহী ভিয়াস 0.25–0.5Ω প্রতিরোধ ক্ষমতা তৈরি করে; VIPPO ভিয়াস এটি 0.05–0.1Ω-এ কমিয়ে দেয়, যা উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ডিজাইনগুলিতে সিগন্যাল ক্ষতি 80% পর্যন্ত কমিয়ে দেয়।

VIPPO বনাম ঐতিহ্যবাহী ভিয়াস (কর্মক্ষমতা)

ডিভাইসগুলি ছোট হওয়ার সাথে সাথে এবং উপাদানের ঘনত্ব বাড়ার সাথে সাথে প্রকৌশলীরা অভূতপূর্ব স্থানের সীমাবদ্ধতার সম্মুখীন হন। VIPPO বোর্ড রিয়েল এস্টেটকে সর্বাধিক করে নতুন ডিজাইনের সম্ভাবনা উন্মোচন করে।
উচ্চ-ঘনত্বের ইন্টারকানেক্ট (HDI) ডিজাইন সক্ষম করা

HDI পিসিবি—সূক্ষ্ম-পিচ উপাদান (≤0.4mm) এবং ঘন রুটিং সহ—ছোট জায়গায় আরও কার্যকারিতা যুক্ত করতে VIPPO-এর উপর নির্ভর করে। প্রধান সুবিধাগুলির মধ্যে রয়েছে:
ক. হ্রাসকৃত ফুটপ্রিন্ট: VIPPO ঐতিহ্যবাহী অফ-প্যাড ভিয়ার চারপাশে প্রয়োজনীয় 'কিপ-আউট' অঞ্চলগুলি দূর করে, যা উপাদানগুলিকে 20–30% কাছাকাছি স্থাপন করার অনুমতি দেয়।

খ. আরও দক্ষ রুটিং: প্যাডের মধ্যে ভিয়াস অভ্যন্তরীণ স্তরগুলিকে সিগন্যাল বা পাওয়ার প্লেনের জন্য মুক্ত করে, অতিরিক্ত স্তরের (এবং খরচ) প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করে।
উদাহরণ: একটি স্মার্টফোন পিসিবি VIPPO ব্যবহার করে ঐতিহ্যবাহী বিন্যাসের তুলনায় একই এলাকায় 6.2% বেশি উপাদান যুক্ত করতে পারে, যা 5G mmWave অ্যান্টেনা এবং মাল্টি-ক্যামেরা সিস্টেমের মতো উন্নত বৈশিষ্ট্যগুলিকে সক্ষম করে।

জটিল বিন্যাস সহজ করা

ঐতিহ্যবাহী ভিয়া স্থাপন প্রায়শই ডিজাইনারদের প্যাডের চারপাশে ট্রেস রুটিং করতে বাধ্য করে, যা ক্রসস্টকের প্রবণতাযুক্ত ভিড়পূর্ণ, অদক্ষ বিন্যাস তৈরি করে। VIPPO এটি সহজ করে:
ক. উপাদান প্যাড থেকে অভ্যন্তরীণ স্তরে সরাসরি সংযোগের অনুমতি দেয়, প্রয়োজনীয় ভিয়ার সংখ্যা হ্রাস করে।

খ. EMI হ্রাস করার জন্য গুরুত্বপূর্ণ গ্রাউন্ড সংযোগগুলিকে শক্তিশালী করতে প্যাডের মধ্যে 'ভিয়া স্টিচিং' সক্ষম করে।
ডিজাইন প্রভাব: প্রকৌশলীরা BGA-ভারী ডিজাইন (যেমন, মাইক্রোপ্রসেসর) ব্যবহার করার সময় রুটিং সময়ে 40% হ্রাস রিপোর্ট করে, সরলীকৃত ট্রেস পথের কারণে।

VIPPO-এর জন্য আদর্শ অ্যাপ্লিকেশন

যেসব শিল্পে ক্ষুদ্রাকরণ এবং কর্মক্ষমতা আপসহীন, সেখানে VIPPO বিশেষভাবে মূল্যবান:
শিল্প

VIPPO-এর সুবিধাগুলি সর্বাধিক করতে, এই ডিজাইন এবং উত্পাদন নির্দেশিকাগুলি অনুসরণ করুন:
1. ভিয়া পূরণ: উচ্চ-ক্ষমতা সম্পন্ন ডিজাইনের জন্য তামা পূরণ ব্যবহার করুন (শ্রেষ্ঠ তাপ পরিবাহিতা) বা খরচ-সংবেদনশীল, কম-ক্ষমতা সম্পন্ন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য ইপোক্সি পূরণ ব্যবহার করুন।

2. প্যাড সাইজিং: সোল্ডারেবিলিটি বজায় রাখতে প্যাডটি ভিয়ার ব্যাসের 2–3 গুণ নিশ্চিত করুন (যেমন, 0.3 মিমি ভিয়ার জন্য 0.6–0.9 মিমি প্যাডের প্রয়োজন)।
3. প্লেটিং গুণমান: ভিয়া পরিবাহিতা এবং যান্ত্রিক শক্তি নিশ্চিত করতে ≥25μm তামা প্লেটিং নির্দিষ্ট করুন।
4. প্রস্তুতকারকের সহযোগিতা: ডিজাইনগুলি যাচাই করতে VIPPO-তে অভিজ্ঞ পিসিবি নির্মাতাদের সাথে কাজ করুন (যেমন LT CIRCUIT), যেহেতু নির্ভুল ড্রিলিং এবং পূরণ অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
কেন LT CIRCUIT VIPPO বাস্তবায়নে শ্রেষ্ঠত্ব অর্জন করে

LT CIRCUIT চাহিদাপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উচ্চ-কার্যকারিতা সম্পন্ন পিসিবি সরবরাহ করতে VIPPO ব্যবহার করে, যার মধ্যে রয়েছে:
1. শূন্যতা-মুক্ত ভিয়াস নিশ্চিত করতে উন্নত পূরণ প্রক্রিয়া (তামা এবং ইপোক্সি)।

2. সূক্ষ্ম-পিচ উপাদানগুলির জন্য নির্ভুল লেজার ড্রিলিং (±5μm সহনশীলতা)।
3. VIPPO অখণ্ডতা যাচাই করতে কঠোর পরীক্ষা (এক্স-রে পরিদর্শন, তাপীয় চক্র)।
VIPPO-তে তাদের দক্ষতা ক্লায়েন্টদের পিসিবি আকার 30% পর্যন্ত কমাতে সাহায্য করেছে, সেইসাথে সিগন্যাল অখণ্ডতা এবং তাপীয় কর্মক্ষমতা উন্নত করেছে—প্রযুক্তিটির রূপান্তরকারী প্রভাবের প্রমাণ।

FAQ

প্রশ্ন: ঐতিহ্যবাহী ভিয়া ডিজাইনের চেয়ে VIPPO কি বেশি ব্যয়বহুল?
উত্তর: হ্যাঁ, VIPPO পূরণ এবং প্লেটিং ধাপগুলির কারণে পিসিবি খরচে প্রায় 10–15% যোগ করে, তবে এটি প্রায়শই হ্রাসকৃত স্তর গণনা এবং উচ্চ-ঘনত্বের ডিজাইনগুলিতে উন্নত ফলন দ্বারা অফসেট হয়।
প্রশ্ন: VIPPO কি সব ধরনের উপাদানের সাথে ব্যবহার করা যেতে পারে?

উত্তর: VIPPO SMD-এর সাথে সবচেয়ে ভালো কাজ করে, বিশেষ করে BGA এবং QFP। এটি বৃহৎ থ্রু-হোল উপাদানগুলির জন্য কম ব্যবহারিক, যেখানে প্যাডের আকার ভিয়া সংহতকরণকে অপ্রয়োজনীয় করে তোলে।
প্রশ্ন: VIPPO-এর জন্য কি বিশেষ ডিজাইন সফটওয়্যার প্রয়োজন?

উত্তর: বেশিরভাগ আধুনিক পিসিবি ডিজাইন সরঞ্জাম (Altium, KiCad, Mentor PADS) VIPPO সমর্থন করে, যার মধ্যে রয়েছে ভিয়া-ইন-প্যাড স্থাপন এবং পূরণ স্পেসিফিকেশন স্বয়ংক্রিয় করার বৈশিষ্ট্য।
প্রশ্ন: VIPPO-এর জন্য সর্বনিম্ন ভিয়ার আকার কত?

উত্তর: লেজার-ড্রিল করা VIPPO ভিয়াস 0.1 মিমি পর্যন্ত ছোট হতে পারে, যা তাদের অতি-সূক্ষ্ম-পিচ উপাদানগুলির জন্য উপযুক্ত করে তোলে (≤0.4 মিমি পিচ)।
প্রশ্ন: VIPPO কীভাবে রিওয়ার্ককে প্রভাবিত করে?

উত্তর: রিওয়ার্ক সম্ভব, তবে যত্নের প্রয়োজন—উপাদান অপসারণের সময় ভরা ভিয়াস ক্ষতিগ্রস্ত হওয়া এড়াতে সুনির্দিষ্ট তাপমাত্রা নিয়ন্ত্রণ সহ হট-এয়ার স্টেশন ব্যবহার করুন।
উপসংহার

VIPPO একটি ডিজাইন কৌশল থেকে বেশি কিছু; এটি আধুনিক পিসিবি প্রকৌশলের ভিত্তি, যা আজকের ইলেকট্রনিক্সের ল্যান্ডস্কেপকে সংজ্ঞায়িত করে এমন ছোট, শক্তিশালী এবং নির্ভরযোগ্য ডিভাইসগুলিকে সক্ষম করে। নির্ভরযোগ্যতা বাড়িয়ে, তাপীয় এবং বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করে এবং অভূতপূর্ব ক্ষুদ্রাকরণ সক্ষম করে, VIPPO উচ্চ-ঘনত্বের ডিজাইনের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ চ্যালেঞ্জগুলি সমাধান করে।
প্রযুক্তি 6G, AI, এবং IoT-এর সাথে ছোট, দ্রুত ডিভাইসগুলির চাহিদা বাড়িয়ে চলেছে—VIPPO প্রকৌশলীদের জন্য অপরিহার্য থাকবে যারা উচ্চাকাঙ্ক্ষী ধারণাগুলিকে কার্যকরী, বাজার-প্রস্তুত পণ্যগুলিতে পরিণত করতে চাইছে।