मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) लगभग सभी इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों की आधारशिला हैं। ये अद्भुत पीसीबी कई उन्नत और बुनियादी इलेक्ट्रॉनिक्स में पाए जा सकते हैं, जिनमें एंड्रॉइड फोन, लैपटॉप, कंप्यूटर, कैलकुलेटर, स्मार्टवॉच और बहुत कुछ शामिल हैं। बहुत ही बुनियादी भाषा में, एक पीसीबी एक बोर्ड है जो एक डिवाइस में इलेक्ट्रॉनिक सिग्नल को रूट करता है, जिसके परिणामस्वरूप डिज़ाइनर द्वारा निर्धारित डिवाइस की विद्युत प्रदर्शन और आवश्यकताएं होती हैं।

पीसीबी में पूरे सर्किट में FR-4 सामग्री और तांबे के रास्तों से बना एक सब्सट्रेट होता है, जिसमें पूरे बोर्ड में सिग्नल होते हैं।

पीसीबी डिजाइन से पहले, इलेक्ट्रॉनिक सर्किट डिजाइनर को पीसीबी निर्माण की क्षमता और सीमाओं को पूरी तरह से समझने के लिए पीसीबी निर्माण कार्यशाला का दौरा करना चाहिए। सुविधाएं। यह महत्वपूर्ण है क्योंकि कई पीसीबी डिजाइनर पीसीबी निर्माण सुविधाओं की सीमाओं से अवगत नहीं हैं और जब वे पीसीबी निर्माण की दुकान / सुविधा के लिए एक डिजाइन दस्तावेज भेजते हैं, तो वे वापस लौटते हैं और पीसीबी निर्माण प्रक्रिया की क्षमता / सीमा को पूरा करने के लिए परिवर्तन का अनुरोध करते हैं। हालाँकि, यदि सर्किट डिज़ाइनर ऐसी कंपनी के लिए काम करता है, जिसके पास इन-हाउस PCB मैन्युफैक्चरिंग शॉप नहीं है, और कंपनी काम को किसी विदेशी PCB मैन्युफैक्चरिंग प्लांट को आउटसोर्स करती है, तो डिज़ाइनर को निर्माता से ऑनलाइन संपर्क करना चाहिए और सीमा या विशिष्टताओं के बारे में पूछना चाहिए। प्रति मिनट अधिकतम तांबे की प्लेट मोटाई, परतों की अधिकतम संख्या, न्यूनतम एपर्चर और पीसीबी पैनलों के अधिकतम आकार के रूप में।

इस पत्र में, हम पीसीबी निर्माण प्रक्रिया पर ध्यान केंद्रित करेंगे, इसलिए यह पेपर सर्किट डिजाइनरों के लिए पीसीबी निर्माण प्रक्रिया को धीरे-धीरे समझने में मदद करेगा, ताकि डिजाइन की गलतियों से बचा जा सके।

पीसीबी निर्माण प्रक्रिया कदम

चरण 1: पीसीबी डिजाइन और GERBER फाइलें

< पी> सर्किट डिजाइनर लेआउट पीसीबी डिजाइन के लिए सीएडी सॉफ्टवेयर में योजनाबद्ध आरेख बनाते हैं। डिज़ाइनर को PCB डिज़ाइन को तैयार करने के लिए उपयोग किए जाने वाले सॉफ़्टवेयर के बारे में PCB निर्माता के साथ समन्वय करना चाहिए ताकि कोई संगतता समस्या न हो। सबसे लोकप्रिय CAD PCB डिज़ाइन सॉफ़्टवेयर Altium डिज़ाइनर, ईगल, ORCAD और Mentor PADS है।

पीसीबी डिजाइन के निर्माण के लिए स्वीकार किए जाने के बाद, डिजाइनर पीसीबी निर्माता के स्वीकृत डिजाइन से एक फाइल तैयार करेगा। इस फाइल को GERBER फाइल कहा जाता है। Gerber फ़ाइलें मानक फ़ाइलें हैं जिनका उपयोग अधिकांश PCB निर्माताओं द्वारा PCB लेआउट के घटकों को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है, जैसे कॉपर ट्रैकिंग लेयर्स और वेल्डिंग मास्क। Gerber फ़ाइलें 2D वेक्टर छवि फ़ाइलें हैं। विस्तारित Gerber सही आउटपुट प्रदान करता है।

सॉफ्टवेयर में ट्रैक चौड़ाई, प्लेट एज स्पेसिंग, ट्रेस और होल स्पेसिंग, और होल साइज जैसे प्रमुख तत्वों के साथ उपयोगकर्ता/डिजाइनर परिभाषित एल्गोरिदम हैं। डिज़ाइन में किसी भी त्रुटि की जाँच करने के लिए डिज़ाइनर द्वारा एल्गोरिथ्म चलाया जाता है। डिज़ाइन के मान्य होने के बाद, इसे PCB निर्माता को भेजा जाता है जहाँ इसकी DFM के लिए जाँच की जाती है। पीसीबी डिजाइन के लिए न्यूनतम सहनशीलता सुनिश्चित करने के लिए डीएफएम (विनिर्माण डिजाइन) जांच का उपयोग किया जाता है।

< बी> चरण 2: फोटो के लिए GERBER

पीसीबी फोटो को प्रिंट करने के लिए इस्तेमाल किए जाने वाले विशेष प्रिंटर को प्लॉटर कहा जाता है। ये प्लॉटर फिल्म पर सर्किट बोर्ड प्रिंट करेंगे। इन फिल्मों का उपयोग PCBS की छवि बनाने के लिए किया जाता है। प्लॉटर मुद्रण तकनीकों में बहुत सटीक होते हैं और अत्यधिक विस्तृत पीसीबी डिजाइन प्रदान कर सकते हैं।

प्लॉटर से निकाली गई प्लास्टिक शीट काली स्याही से मुद्रित एक पीसीबी है। आंतरिक परत के मामले में, काली स्याही प्रवाहकीय तांबे के ट्रैक का प्रतिनिधित्व करती है, जबकि खाली हिस्सा गैर-प्रवाहकीय भाग होता है। दूसरी ओर, बाहरी परत के लिए, काली स्याही को हटा दिया जाएगा और खाली क्षेत्र का उपयोग तांबे के लिए किया जाएगा। अनावश्यक संपर्क या उंगलियों के निशान से बचने के लिए इन फिल्मों को ठीक से संग्रहित किया जाना चाहिए।

प्रत्येक परत की अपनी फिल्म होती है। वेल्डिंग मास्क की एक अलग फिल्म होती है। पीसीबी संरेखण बनाने के लिए इन सभी फिल्मों को एक साथ गठबंधन किया जाना चाहिए। यह पीसीबी संरेखण कार्यक्षेत्र को समायोजित करके प्राप्त किया जाता है जिसमें फिल्म फिट होती है, और कार्यक्षेत्र के मामूली अंशांकन के बाद इष्टतम संरेखण प्राप्त किया जा सकता है। इन फिल्मों में एक दूसरे को सटीक रूप से पकड़ने के लिए संरेखण छेद होना चाहिए। लोकेटिंग पिन लोकेटिंग होल में फिट हो जाएगा।

चरण 3: इनर प्रिंटिंग: फोटोरेसिस्ट और कॉपर

ये फोटोग्राफिक फिल्में अब तांबे की पन्नी पर छपी हैं। पीसीबी की मूल संरचना लैमिनेट से बनी होती है। मुख्य सामग्री एपॉक्सी राल और ग्लास फाइबर है जिसे आधार सामग्री कहा जाता है। लेमिनेट से कॉपर प्राप्त होता है जिससे PCB बनता है। सब्सट्रेट PCBS के लिए एक शक्तिशाली मंच प्रदान करता है। दोनों तरफ तांबे से ढका हुआ है। इस प्रक्रिया में फिल्म के डिजाइन को प्रकट करने के लिए तांबे को हटाना शामिल है।

तांबे के लेमिनेट्स से पीसीबी को साफ करने के लिए परिशोधन महत्वपूर्ण है। सुनिश्चित करें कि पीसीबी पर धूल के कण नहीं हैं। अन्यथा, सर्किट छोटा या खुला हो सकता है

फोटोरेसिस्ट फिल्म का अब उपयोग किया जाता है। Photoresist प्रकाश संवेदनशील रसायनों से बना होता है जो पराबैंगनी विकिरण लागू करने पर कठोर हो जाते हैं। यह सुनिश्चित किया जाना चाहिए कि फोटोग्राफिक फिल्म और फोटोरेसिस्ट फिल्म बिल्कुल मेल खाती है।

ये फोटोग्राफिक और फोटोलिथोग्राफिक फिल्में पिन लगाकर लैमिनेट से जुड़ी होती हैं। अब पराबैंगनी विकिरण लागू किया जाता है। फोटोग्राफिक फिल्म पर काली स्याही पराबैंगनी प्रकाश को अवरुद्ध कर देगी, जिससे तांबे को नीचे से रोका जा सकेगा और काली स्याही के निशान के नीचे फोटोरेसिस्ट को सख्त नहीं किया जा सकेगा। पारदर्शी क्षेत्र यूवी प्रकाश के अधीन होगा, जिससे अतिरिक्त फोटोरेसिस्ट को हटा दिया जाएगा।

फिर अतिरिक्त फोटोरेसिस्ट को हटाने के लिए प्लेट को क्षारीय घोल से साफ किया जाता है। सर्किट बोर्ड अब सूख जाएगा।

PCBS अब जंग प्रतिरोधी के साथ सर्किट ट्रैक बनाने के लिए उपयोग किए जाने वाले तांबे के तारों को कवर कर सकता है। यदि बोर्ड दो परतों वाला है, तो इसका उपयोग ड्रिलिंग के लिए किया जाएगा, अन्यथा और कदम उठाए जाएंगे।

चरण 4: अवांछित तांबे को हटा दें

अतिरिक्त कॉपर को हटाने के लिए एक शक्तिशाली कॉपर सॉल्वेंट सॉल्यूशन का उपयोग करें, जैसे एक क्षारीय घोल अतिरिक्त फोटोरेसिस्ट को हटा देता है। कठोर फोटोरेसिस्ट के नीचे का तांबा नहीं हटाया जाएगा।

आवश्यक तांबे की सुरक्षा के लिए अब कठोर फोटोरेसिस्ट को हटा दिया जाएगा। यह पीसीबी को दूसरे विलायक से धोकर किया जाता है।

चरण 5: परत संरेखण और ऑप्टिकल निरीक्षण

सभी परतें तैयार होने के बाद, वे एक दूसरे के साथ संरेखित होती हैं। यह पिछले चरण में बताए अनुसार पंजीकरण छेद पर मुहर लगाकर किया जा सकता है। तकनीशियन सभी परतों को “ऑप्टिकल पंच” नामक मशीन में रखते हैं। यह मशीन छेदों को सटीक रूप से पंच करेगी।

रखी गई परतों की संख्या और होने वाली त्रुटियों को उलट नहीं किया जा सकता है।

एक स्वचालित ऑप्टिकल डिटेक्टर किसी भी दोष का पता लगाने के लिए लेजर का उपयोग करेगा और डिजिटल छवि की तुलना Gerber फ़ाइल से करेगा।

चरण 6: परतें और बाइंडिंग जोड़ें

इस स्तर पर, बाहरी परत सहित सभी परतें एक साथ चिपक जाती हैं। सभी परतों को सब्सट्रेट के शीर्ष पर रखा जाएगा।

बाहरी परत फाइबरग्लास “प्रीइम्प्रेग्नेटेड” से बनी होती है जिसमें एक एपॉक्सी राल होता है जिसे प्रीइम्प्रेग्नेटेड कहा जाता है। सब्सट्रेट के ऊपर और नीचे तांबे की ट्रेस लाइनों के साथ नक़्क़ाशीदार तांबे की पतली परतों के साथ कवर किया जाएगा।

बंधन/दबाने वाली परतों के लिए धातु क्लैंप के साथ भारी स्टील टेबल। अंशांकन के दौरान आंदोलन से बचने के लिए इन परतों को मेज पर कसकर बांधा जाता है।

अंशांकन तालिका पर प्रीप्रेग परत स्थापित करें, फिर उस पर सब्सट्रेट परत स्थापित करें, और फिर तांबे की प्लेट रखें। अधिक प्रीप्रेग प्लेट्स को इसी तरह से रखा जाता है, और अंत में एल्यूमीनियम पन्नी स्टैक को पूरा करती है।

कंप्यूटर प्रेस की प्रक्रिया को स्वचालित करेगा, स्टैक को गर्म करेगा और इसे नियंत्रित दर पर ठंडा करेगा।

अब तकनीशियन पैकेज खोलने के लिए पिन और प्रेशर प्लेट निकालेंगे।

चरण 7: ड्रिल छेद

अब स्टैक्ड PCBS में छेद करने का समय आ गया है। प्रेसिजन ड्रिल बिट उच्च परिशुद्धता के साथ 100 माइक्रोन व्यास छेद प्राप्त कर सकते हैं। बिट वायवीय है और इसकी धुरी गति लगभग 300K RPM है। लेकिन उस गति के साथ भी, ड्रिलिंग प्रक्रिया में समय लगता है, क्योंकि प्रत्येक छेद को पूरी तरह से ड्रिल करने में समय लगता है। एक्स-रे आधारित पहचानकर्ताओं के साथ बिट स्थिति की सटीक पहचान।

पीसीबी निर्माता के लिए शुरुआती चरण में पीसीबी डिजाइनर द्वारा ड्रिलिंग फाइलें भी तैयार की जाती हैं। यह ड्रिल फ़ाइल बिट की मिनट की गति को निर्धारित करती है और ड्रिल के स्थान को निर्धारित करती है।ये होल अब होल और होल के जरिए प्लेटेड हो जाएंगे।

चरण 8: चढ़ाना और तांबे का जमाव

सावधानीपूर्वक सफाई के बाद, पीसीबी पैनल अब रासायनिक रूप से जमा हो गया है। इस दौरान पैनल की सतह पर तांबे की पतली परतें (1 माइक्रोन मोटी) जमा हो जाती हैं। कॉपर बोरहोल में बहता है। छिद्रों की दीवारें पूरी तरह से कॉपर प्लेटेड हैं। डिपिंग और हटाने की पूरी प्रक्रिया एक कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित होती है

चरण 9: बाहरी परत की छवि बनाएं

आंतरिक परत की तरह, बाहरी परत पर फोटोरेसिस्ट लगाया जाता है, प्रीप्रेग पैनल और एक साथ जुड़ी काली स्याही की फिल्म अब पराबैंगनी प्रकाश के साथ पीले कमरे में फट गई है। फोटोरेसिस्ट कठोर हो जाता है। काली स्याही की अस्पष्टता से सुरक्षित सख्त प्रतिरोध को हटाने के लिए पैनल को अब मशीन द्वारा धोया जाता है।

चरण 10: बाहरी परत चढ़ाना:

एक पतली तांबे की परत के साथ एक इलेक्ट्रोप्लेटेड प्लेट। प्रारंभिक कॉपर प्लेटिंग के बाद, प्लेट पर बचे तांबे को हटाने के लिए पैनल को टिन किया जाता है। नक़्क़ाशी के चरण के दौरान टिन पैनल के आवश्यक हिस्से को तांबे से सील होने से रोकता है। नक़्क़ाशी पैनल से अवांछित तांबे को हटा देती है।

चरण 11: Etch

अवशिष्ट प्रतिरोध परत से अवांछित तांबे और तांबे को हटा दिया जाएगा। अतिरिक्त तांबे को साफ करने के लिए रसायनों का उपयोग किया जाता है। दूसरी ओर, टिन आवश्यक तांबे को ढक देता है। यह अब अंत में सही कनेक्शन और ट्रैक की ओर जाता है

चरण 12: वेल्डिंग मुखौटा आवेदन

पैनल को साफ करें और एपॉक्सी सोल्डर ब्लॉकिंग इंक पैनल को कवर करेगी। वेल्डिंग मास्क फोटोग्राफिक फिल्म के माध्यम से प्लेट पर यूवी विकिरण लगाया जाता है। मढ़ा हुआ भाग कठोर नहीं रहता है और हटा दिया जाएगा। अब सोल्डर फिल्म की मरम्मत के लिए सर्किट बोर्ड को ओवन में रखें।

चरण 13: भूतल उपचार

HASL (हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग) PCBS के लिए अतिरिक्त सोल्डरिंग क्षमताएं प्रदान करता है। RayPCB (https://raypcb.com/pcb-fabrication/) सोने के विसर्जन और चांदी के विसर्जन HASL की पेशकश करता है। HASL समान पैड प्रदान करता है। इसका परिणाम सतह खत्म होता है।

चरण 14: स्क्रीन प्रिंटिंग

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PCBS अंतिम चरण में है और सतह पर इंकजेट प्रिंटिंग/लेखन को स्वीकार करता है। इसका उपयोग PCB से संबंधित महत्वपूर्ण सूचनाओं को प्रदर्शित करने के लिए किया जाता है।

चरण 15: विद्युत परीक्षण

अंतिम चरण अंतिम पीसीबी का विद्युत परीक्षण है। स्वचालित प्रक्रिया मूल डिजाइन से मेल खाने के लिए पीसीबी की कार्यक्षमता की पुष्टि करती है। RayPCB में, हम फ्लाइंग नीडल टेस्टिंग या नेल बेड टेस्टिंग की पेशकश करते हैं।

चरण 16: विश्लेषण करें

अंतिम चरण प्लेट को मूल पैनल से काटना है। राउटर का उपयोग इस उद्देश्य के लिए बोर्ड के किनारों पर छोटे-छोटे लेबल बनाकर किया जाता है ताकि बोर्ड को आसानी से पैनल से बाहर निकाला जा सके।