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PCB मैन्युफैक्चरिंग प्रोसेस: PCB कैसे बनाये जाते हैं

PCB मैन्युफैक्चरिंग प्रोसेस: PCB कैसे बनाये जाते हैं


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इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योग में शामिल किसी भी व्यक्ति के लिए पीसीबी निर्माण प्रक्रिया बहुत महत्वपूर्ण है। मुद्रित सर्किट बोर्ड, पीसीबी, व्यापक रूप से इलेक्ट्रॉनिक सर्किट के आधार के रूप में उपयोग किए जाते हैं। मुद्रित सर्किट बोर्ड का उपयोग यांत्रिक आधार प्रदान करने के लिए किया जाता है, जिस पर सर्किट का निर्माण किया जा सकता है। तदनुसार लगभग सभी सर्किट मुद्रित सर्किट बोर्डों का उपयोग करते हैं और वे लाखों की मात्रा में डिज़ाइन और उपयोग किए जाते हैं।

यद्यपि पीसीबी आज लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक सर्किट का आधार बनाते हैं, लेकिन वे दी जाने वाली हैं। फिर भी इलेक्ट्रॉनिक्स के इस क्षेत्र में तकनीक आगे बढ़ रही है। ट्रैक आकार कम हो रहे हैं, आवश्यक कनेक्टिविटी बढ़ाने के लिए बोर्डों में परतों की संख्या बढ़ रही है, और यह सुनिश्चित करने के लिए डिज़ाइन नियमों में सुधार किया जा रहा है कि छोटे एसएमटी उपकरणों को संभाला जा सके और उत्पादन में इस्तेमाल होने वाली टांका लगाने की प्रक्रियाओं को समायोजित किया जा सके।

पीसीबी विनिर्माण प्रक्रिया को विभिन्न तरीकों से प्राप्त किया जा सकता है और कई प्रकार के संस्करण हैं। कई छोटे बदलावों के बावजूद, पीसीबी निर्माण प्रक्रिया में मुख्य चरण समान हैं।

पीसीबी घटक

मुद्रित सर्किट बोर्ड, पीसीबी, विभिन्न प्रकार के पदार्थों से बनाया जा सकता है। FR4 के रूप में जाना जाने वाला ग्लास फाइबर आधारित बोर्ड के रूप में सबसे व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है। यह तापमान भिन्नता के तहत स्थिरता की एक उचित डिग्री प्रदान करता है और बुरी तरह से टूटने नहीं है, जबकि अत्यधिक महंगा नहीं है। अन्य सस्ती सामग्री पीसीबी के लिए कम लागत वाले व्यावसायिक उत्पादों में उपलब्ध हैं। उच्च प्रदर्शन रेडियो आवृत्ति डिजाइनों के लिए जहां सब्सट्रेट का ढांकता हुआ निरंतर महत्वपूर्ण होता है, और निम्न स्तर के नुकसान की आवश्यकता होती है, फिर PTFE आधारित मुद्रित सर्किट बोर्ड का उपयोग किया जा सकता है, हालांकि उनके साथ काम करना अधिक कठिन है।

घटकों के लिए पटरियों के साथ एक पीसीबी बनाने के लिए, तांबा क्लैड बोर्ड पहले प्राप्त किया जाता है। इसमें सब्सट्रेट सामग्री शामिल होती है, आमतौर पर FR4, दोनों तरफ सामान्य रूप से तांबे का आवरण होता है। इस तांबे के आवरण में बोर्ड पर बंधी तांबे की चादर की एक पतली परत होती है। यह संबंध सामान्यतया FR4 के लिए बहुत अच्छा है, लेकिन PTFE की प्रकृति बहुत मुश्किल बना देती है, और इससे PTFE पीसीबी के प्रसंस्करण में कठिनाई होती है।

मूल पीसीबी निर्माण प्रक्रिया

चुने गए और उपलब्ध नंगे पीसीबी बोर्डों के साथ, बोर्ड पर आवश्यक पटरियों को बनाने और अवांछित तांबे को हटाने के लिए है। पीसीबी का निर्माण आम तौर पर एक रासायनिक नक़्क़ाशी प्रक्रिया का उपयोग करके हासिल किया जाता है। PCBs के साथ इस्तेमाल किए जाने वाले सबसे सामान्य रूप में फेरिक क्लोराइड है।

पटरियों के सही पैटर्न को प्राप्त करने के लिए, एक फोटोग्राफिक प्रक्रिया का उपयोग किया जाता है। आमतौर पर नंगे मुद्रित सर्किट बोर्डों पर तांबे को फोटो-प्रतिरोध की एक पतली परत के साथ कवर किया जाता है। फिर यह एक फोटोग्राफिक फिल्म या फोटो-मास्क के माध्यम से प्रकाश को उजागर करता है जो आवश्यक पटरियों का विवरण देता है। इस तरह पटरियों की छवि फोटो-विरोध पर पारित हो जाती है। इस पूर्ण के साथ, फोटो-रेज़िस्टेण्ट को एक डेवलपर में रखा जाता है ताकि बोर्ड के केवल उन क्षेत्रों में जहाँ पटरियों की आवश्यकता हो, प्रतिरोध में कवर हो।

इस प्रक्रिया में अगला चरण उन मुद्रित सर्किट बोर्डों को फेरिक क्लोराइड में रखना है, जहां कोई ट्रैक या तांबा आवश्यक नहीं है। फेरिक क्लोराइड की सांद्रता और बोर्ड पर तांबे की मोटाई को जानने के बाद, इसे समय की आवश्यक राशि के रूप में बनाया जाता है। यदि मुद्रित सर्किट बोर्ड को बहुत लंबे समय के लिए नक़्क़ाशी में रखा जाता है, तो कुछ परिभाषा खो जाती है क्योंकि फेरिक क्लोराइड फोटो-प्रतिरोध को कम करेगा।

यद्यपि अधिकांश पीसीबी बोर्ड फोटोग्राफिक प्रसंस्करण का उपयोग कर निर्माण कर रहे हैं, अन्य तरीके भी उपलब्ध हैं। एक विशेष अत्यधिक सटीक मिलिंग मशीन का उपयोग करना है। फिर उन क्षेत्रों में तांबे को मिलाने के लिए मशीन को नियंत्रित किया जाता है जहां तांबे की आवश्यकता नहीं होती है। नियंत्रण स्पष्ट रूप से स्वचालित है और पीसीबी डिजाइन सॉफ्टवेयर द्वारा उत्पन्न फाइलों से संचालित है। पीसीबी निर्माण का यह रूप बड़ी मात्रा के लिए उपयुक्त नहीं है, लेकिन यह कई उदाहरणों में एक आदर्श विकल्प है जहां बहुत कम मात्रा में एक पीसीबी प्रोटोटाइप मात्रा की आवश्यकता होती है।

एक अन्य विधि जो कभी-कभी एक पीसीबी प्रोटोटाइप के लिए उपयोग की जाती है, वह सिल्क स्क्रीनिंग प्रक्रिया का उपयोग करके पीसीबी पर ईच प्रतिरोधी स्याही को प्रिंट करना है।

मल्टी-लेयर प्रिंटेड सर्किट बोर्ड

इलेक्ट्रॉनिक सर्किट की जटिलता बढ़ने के साथ, पीसीबी के सिर्फ दो पक्षों का उपयोग करके सभी कनेक्टिविटी प्रदान करना हमेशा संभव नहीं होता है। यह आमतौर पर तब होता है जब घने माइक्रोप्रोसेसर और अन्य समान बोर्ड डिजाइन किए जा रहे होते हैं। जब ऐसा होता है तो बहुपरत बोर्डों की आवश्यकता होती है।

बहु-परत मुद्रित सर्किट बोर्डों का निर्माण, हालांकि यह एकल परत बोर्डों के लिए समान प्रक्रियाओं का उपयोग करता है, इसके लिए सटीकता और विनिर्माण प्रक्रिया नियंत्रण की काफी अधिक डिग्री की आवश्यकता होती है।

बोर्ड बहुत पतले अलग-अलग बोर्डों का उपयोग करके बनाए जाते हैं, प्रत्येक परत के लिए एक, और फिर ये समग्र पीसीबी का उत्पादन करने के लिए एक साथ बंधे होते हैं। जैसे-जैसे परतों की संख्या बढ़ती है, इसलिए अलग-अलग बोर्डों को समाप्त पीसीबी को बहुत मोटा होने से रोकने के लिए पतला होना चाहिए। इसके अतिरिक्त, परतों के बीच पंजीकरण यह सुनिश्चित करने के लिए बहुत सटीक होना चाहिए कि कोई भी छेद अप लाइन।

बॉन्डिंग मैटेरियल को ठीक करने के लिए बोर्ड को एक साथ अलग-अलग लेयर में बाँधने के लिए गर्म किया जाता है। इससे ताना की कुछ समस्याएं हो सकती हैं। बड़े मल्टी-लेयर बोर्ड उन पर एक अलग ताना हो सकता है अगर वे सही ढंग से डिज़ाइन नहीं किए गए हैं। यह विशेष रूप से तब हो सकता है, उदाहरण के लिए, आंतरिक परतों में से एक पावर प्लेन या ग्राउंड प्लेन है। हालांकि यह अपने आप में ठीक है, अगर कुछ महत्वपूर्ण क्षेत्रों को तांबे से मुक्त रखा जाना है। यह पीसीबी के भीतर उपभेदों को स्थापित कर सकता है जिससे युद्ध हो सकता है।

पीसीबी छेद और विअस

छेद, जिसे अक्सर छेद या vias के माध्यम से बुलाया जाता है, अलग-अलग बिंदुओं पर अलग-अलग परतों को एक साथ जोड़ने के लिए एक पीसीबी के भीतर की आवश्यकता होती है। पीसीबी पर घुड़सवार घटकों को सक्षम करने के लिए छेद की भी आवश्यकता हो सकती है। इसके अतिरिक्त कुछ फिक्सिंग छेदों की आवश्यकता हो सकती है।

आम तौर पर छिद्रों की आंतरिक सतहों में तांबे की परत होती है ताकि वे विद्युत रूप से बोर्ड की परतों को जोड़ सकें। ये "छेद के माध्यम से मढ़वाया" एक चढ़ाना प्रक्रिया का उपयोग करके उत्पादित किए जाते हैं। इस तरह से बोर्ड की परतों को जोड़ा जा सकता है।

ड्रिलिंग तब संख्यात्मक रूप से नियंत्रित ड्रिलिंग मशीनों का उपयोग करके पूरा किया जाता है, जो डेटा पीसीबी सीएडी डिजाइन सॉफ्टवेयर से आपूर्ति की जाती है। यह ध्यान देने योग्य है कि छेदों के विभिन्न आकारों की संख्या को कम करने से पीसीबी निर्माण की लागत को कम करने में मदद मिल सकती है।

यह कुछ छेदों के लिए आवश्यक हो सकता है कि वे केवल बोर्ड के केंद्र के भीतर मौजूद हों, उदाहरण के लिए जब बोर्ड की आंतरिक परतों को जोड़ने की आवश्यकता होती है। ये "ब्लाइंड वायस" पीसीबी लेयर से पहले एक साथ बंधी होने से संबंधित परतों में ड्रिल किए जाते हैं।

पीसीबी मिलाप चढ़ाना और मिलाप प्रतिरोध

जब एक पीसीबी को टांका लगाया जाता है, तो उन क्षेत्रों को रखना आवश्यक होता है जिन्हें सोल्डर प्रतिरोध का एक परत द्वारा संरक्षित नहीं किया जाना चाहिए। इस परत को जोड़ने से टांका लगाने वाले पीसीबी बोर्डों पर अवांछित शॉर्ट सर्किट को रोकने में मदद मिलती है। सोल्डर प्रतिरोध सामान्य रूप से एक बहुलक परत से बना होता है और बोर्ड को मिलाप और अन्य संदूषक से बचाता है। मिलाप प्रतिरोध का रंग आम तौर पर गहरा हरा या लाल होता है।

बोर्ड में जोड़े गए घटकों को सक्षम करने के लिए, या तो आसानी से बोर्ड के लिए मिलाप या एसएमटी का नेतृत्व किया, बोर्ड के उजागर क्षेत्रों को सामान्य रूप से "टिनडेड" किया जाता है या मिलाप के साथ चढ़ाया जाता है। कभी-कभी बोर्ड, या बोर्डों के क्षेत्र सोना चढ़ाया जा सकता है। यह लागू हो सकता है अगर कुछ तांबे की उंगलियों को किनारे कनेक्शन के लिए उपयोग किया जाए। जैसा कि सोना धूमिल नहीं होगा, और यह अच्छी चालकता प्रदान करता है यह कम लागत पर एक अच्छा कनेक्शन प्रदान करता है।

पीसीबी सिल्क स्क्रीन

अक्सर पाठ को प्रिंट करना और अन्य छोटे मुद्रित आईडी को पीसीबी पर रखना आवश्यक होता है। यह बोर्ड की पहचान करने में मदद कर सकता है, और गलती खोजने में सहायता करने के लिए घटक स्थानों को भी चिह्नित करने में मदद कर सकता है, आदि पीसीबी डिजाइन सॉफ्टवेयर द्वारा उत्पन्न एक सिल्क स्क्रीन का उपयोग बोर्ड में चिह्नों को जोड़ने के लिए किया जाता है, नंगे बोर्ड के लिए अन्य निर्माण प्रक्रियाओं के बाद। पूरे हो गए हैं।

पीसीबी प्रोटोटाइप

किसी भी विकास प्रक्रिया के हिस्से के रूप में पूर्ण उत्पादन करने से पहले एक प्रोटोटाइप बनाने की सलाह दी जाती है। मुद्रित सर्किट बोर्डों के बारे में भी यही बात है जहां एक पीसीबी प्रोटोटाइप आमतौर पर पूर्ण उत्पादन से पहले निर्मित और परीक्षण किया जाता है। आमतौर पर एक पीसीबी प्रोटोटाइप को जल्दी से निर्मित करने की आवश्यकता होती है क्योंकि उत्पाद विकास के हार्डवेयर डिजाइन चरण को पूरा करने के लिए हमेशा दबाव होता है। जैसा कि पीसीबी प्रोटोटाइप का मुख्य उद्देश्य वास्तविक लेआउट का परीक्षण करना है, यह अक्सर थोड़ा अलग पीसीबी निर्माण प्रक्रिया का उपयोग करने के लिए स्वीकार्य होता है क्योंकि केवल पीसीबी प्रोटोटाइप बोर्ड की थोड़ी मात्रा की आवश्यकता होगी। हालाँकि यह हमेशा समझ में आता है कि अंतिम पीसीबी निर्माण प्रक्रिया को जितना संभव हो सके उतना कम रखें ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि कुछ बदलाव किए गए हैं और कुछ नए तत्वों को अंतिम मुद्रित सर्किट बोर्ड में पेश किया गया है।

पीसीबी निर्माण प्रक्रिया इलेक्ट्रॉनिक्स उत्पादन जीवनचक्र का एक अनिवार्य तत्व है। पीसीबी विनिर्माण प्रौद्योगिकी के कई नए क्षेत्रों को रोजगार देता है और इसने उपयोग किए जाने वाले घटकों और पटरियों के आकार में कमी और बोर्डों की विश्वसनीयता दोनों में महत्वपूर्ण सुधार किए हैं।


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