पीसीबी फैब्रिकेशन क्या है: पीसीबी विनिर्माण प्रक्रिया के लिए एक चरण दर चरण गाइड

PCB निर्माण, नंगे बोर्ड बनाने की प्रक्रिया है जो मुद्रित सर्किट बोर्ड असेंबली के लिए नींव के रूप में काम करेगी। अपने PCB निर्माण ठेकेदार को सावधानीपूर्वक चुनना आवश्यक है, क्योंकि छोटी-छोटी गलतियाँ भी पूरे बोर्ड को बेकार कर सकती हैं। डिज़ाइन टीम और निर्माताओं के बीच प्रभावी संचार महत्वपूर्ण है, खासकर जब से विनिर्माण तेजी से विदेशों में चला गया है।

इस पोस्ट में, हम PCB निर्माण प्रक्रिया के बारे में वह सब कुछ जानेंगे जो आपको जानना आवश्यक है। हम प्री-प्रोसेस, पूर्ण PCB निर्माण प्रक्रिया और PCB निर्माण कंपनी का चयन करते समय ध्यान रखने योग्य महत्वपूर्ण बातों को कवर करेंगे।

PCB फैब्रिकेशन क्या है

पीसीबी निर्माण एक सर्किट बोर्ड डिजाइन को पीसीबी डिजाइन पैकेज में दिए गए विशिष्टताओं के आधार पर एक भौतिक संरचना में बदलने की प्रक्रिया है। इसमें एक कार्यात्मक पीसीबी बनाने के लिए चरणों और तकनीकों की एक श्रृंखला शामिल है।

PCB निर्माण PCB विकास प्रक्रिया में एक महत्वपूर्ण कदम है। यह डिज़ाइन को एक भौतिक बोर्ड में बदल देता है जिसे एक कार्यात्मक इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनिक घटकों के साथ इकट्ठा किया जा सकता है। निर्माण प्रक्रिया की गुणवत्ता PCB की विश्वसनीयता को सीधे प्रभावित करती है। यह सुनिश्चित करता है कि PCB आवश्यक विशिष्टताओं को पूरा करता है और इष्टतम विद्युत प्रदर्शन, सिग्नल ट्रांसमिशन और स्थायित्व प्रदान करता है।

PCB निर्माण समग्र PCB निर्माण प्रक्रिया का सिर्फ एक हिस्सा है। PCB असेंबली एक अलग कदम है जो PCB निर्माण के बाद होता है, जिसमें इसे कार्यात्मक बनाने के लिए बोर्ड पर घटक लगाना शामिल है। जबकि PCB निर्माण बोर्ड की भौतिक संरचना बनाने पर केंद्रित है।

PCB फैब्रिकेशन और PCB असेंबली प्रक्रिया के बीच क्या अंतर है

पीसीबी निर्माण और पीसीबी असेंबली पीसीबी निर्माण प्रक्रिया में दो महत्वपूर्ण कदम हैं।

पीसीबी निर्माण

PCB निर्माण में सर्किट बोर्ड डिज़ाइन को एक भौतिक बोर्ड संरचना में बदलना शामिल है। यह एक शहर के लिए ब्लूप्रिंट बनाने जैसा है, जिसमें रास्ते, सड़कें और ज़ोनिंग हैं। इस प्रक्रिया में, डिज़ाइन को विभिन्न तकनीकों जैसे कि एचिंग या प्रिंटिंग का उपयोग करके बोर्ड पर स्थानांतरित किया जाता है। लक्ष्य इलेक्ट्रॉनिक घटकों को रखने के लिए एक मजबूत और विश्वसनीय नींव बनाना है।

पीसीबी असेंबली

PCB असेंबली वास्तव में निर्मित बोर्ड पर घटकों को रखकर उसे कार्यात्मक बनाने की प्रक्रिया है। यह एक शहर में इमारतों के निर्माण जैसा है। इस प्रक्रिया के दौरान, प्रतिरोधक, कैपेसिटर और माइक्रोचिप जैसे इलेक्ट्रॉनिक घटकों को बोर्ड पर सोल्डर किया जाता है। ये घटक वांछित इलेक्ट्रॉनिक सर्किट बनाने के लिए एक साथ काम करते हैं। PCB असेंबली बोर्ड को जीवंत बनाती है और इसे अपना इच्छित कार्य करने की अनुमति देती है।

PCB असेंबली एक नाजुक प्रक्रिया है जिसके लिए सटीकता और विशेषज्ञता की आवश्यकता होती है। एक विश्वसनीय और उच्च-प्रदर्शन PCB सुनिश्चित करने के लिए घटकों को सटीक रूप से रखा जाना चाहिए और ठीक से सोल्डर किया जाना चाहिए।

अंतर

PCB निर्माण बोर्ड की भौतिक संरचना बनाने पर केंद्रित है, जबकि PCB असेंबली में बोर्ड को चालू करने के लिए इलेक्ट्रॉनिक घटकों को जोड़ना शामिल है। एक कार्यात्मक और विश्वसनीय मुद्रित सर्किट बोर्ड बनाने के लिए दोनों प्रक्रियाएं आवश्यक हैं और साथ-साथ चलती हैं।

PCB निर्माण प्रक्रिया से पहले

एक मुद्रित सर्किट बोर्ड के निर्माण के लिए विस्तार पर सावधानीपूर्वक ध्यान देने की आवश्यकता होती है। प्रक्रिया शुरू करने से पहले, एक सफल बोर्ड निर्माण सुनिश्चित करने के लिए कई महत्वपूर्ण चरणों को पूरा करना आवश्यक है। आइए इन चरणों पर करीब से नज़र डालें:

सर्किट्री के लिए एक व्यापक इंजीनियरिंग समीक्षा आयोजित करें

PCB निर्माण प्रक्रिया शुरू करने से पहले, सर्किट्री की पूरी इंजीनियरिंग समीक्षा करना महत्वपूर्ण है। इस समीक्षा में किसी भी संभावित मुद्दे या सुधार के क्षेत्रों की पहचान करने के लिए डिज़ाइन की सावधानीपूर्वक जांच करना शामिल है। इस समीक्षा को करके, आप समय और संसाधनों की बचत करते हुए, शुरुआती दौर में ही किसी भी त्रुटि या विसंगति को पकड़ सकते हैं।

योजनाबद्ध और लेआउट डेटाबेस को सिंक्रनाइज़ करें

किसी भी विसंगति या गलत संरेखण से बचने के लिए, योजनाबद्ध और लेआउट डेटाबेस को सिंक्रनाइज़ करना महत्वपूर्ण है। यह चरण सुनिश्चित करता है कि डिज़ाइन को योजनाबद्ध और PCB के भौतिक लेआउट दोनों में सटीक रूप से दर्शाया गया है। इन डेटाबेस को सिंक्रनाइज़ करके, आप किसी भी विसंगति को रोक सकते हैं जो निर्माण प्रक्रिया के दौरान उत्पन्न हो सकती है।

पूर्ण सर्किट सिमुलेशन, सिग्नल इंटीग्रिटी और पावर इंटीग्रिटी विश्लेषण करें

PCB की कार्यक्षमता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने के लिए, व्यापक सर्किट सिमुलेशन, सिग्नल इंटीग्रिटी और पावर इंटीग्रिटी विश्लेषण करना आवश्यक है। ये विश्लेषण सर्किट डिज़ाइन के साथ किसी भी संभावित मुद्दे की पहचान करने में मदद करते हैं, जैसे कि सिग्नल हस्तक्षेप या बिजली वितरण समस्याएं। निर्माण से पहले इन मुद्दों को संबोधित करके, आप बाद में महंगी मरम्मत या समस्या निवारण से बच सकते हैं।

PCB डिज़ाइन नियमों और बाधाओं को सत्यापित करें

निर्माण प्रक्रिया के साथ आगे बढ़ने से पहले, यह सत्यापित करना महत्वपूर्ण है कि PCB डिज़ाइन निर्दिष्ट डिज़ाइन नियमों और बाधाओं का पालन करता है। यह चरण सुनिश्चित करता है कि डिज़ाइन आवश्यक विनिर्माण मानकों और दिशानिर्देशों को पूरा करता है। इन नियमों और बाधाओं को सत्यापित करके, आप किसी भी विनिर्माण मुद्दे या गुणवत्ता संबंधी चिंताओं को रोक सकते हैं जो निर्माण के दौरान उत्पन्न हो सकती हैं।

सामग्री के बिल और विनिर्माण नियमों के लिए डिज़ाइन की समीक्षा करें

अंत में, सामग्री के बिल (BOM) और विनिर्माण (DFM) नियमों के लिए डिज़ाइन की समीक्षा करना आवश्यक है। BOM में PCB असेंबली के लिए आवश्यक सभी घटकों और सामग्रियों की सूची शामिल है, जबकि DFM नियम विनिर्माण दिशानिर्देशों और विशिष्टताओं की रूपरेखा तैयार करते हैं। इन दस्तावेज़ों की समीक्षा करके, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि BOM सटीक और पूर्ण है, और डिज़ाइन DFM नियमों का अनुपालन करता है।

PCB का निर्माण कैसे होता है

पीसीबी निर्माण में कई चरण शामिल हैं जो एक उच्च-गुणवत्ता और कार्यात्मक पीसीबी का निर्माण सुनिश्चित करते हैं। यह एक जटिल और जटिल प्रक्रिया है जिसके लिए विशेषज्ञता और विस्तार पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है। प्रत्येक चरण अंतिम पीसीबी की गुणवत्ता और विश्वसनीयता सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। पीसीबी निर्माण कैसे काम करता है, इसे समझकर, इंजीनियर और डिजाइनर डिजाइन और निर्माण प्रक्रिया के दौरान सूचित निर्णय ले सकते हैं, जिससे बेहतर प्रदर्शन करने वाले इलेक्ट्रॉनिक उपकरण बन सकते हैं।

PCB निर्माण प्रक्रिया को निम्नलिखित चरणों में विभाजित किया जा सकता है:

वांछित लेआउट की इमेजिंग

पहला कदम तांबे से ढके लैमिनेट्स पर वांछित लेआउट की इमेजिंग करना है। यह एक डिज़ाइन लेआउट बनाने के लिए विशेष सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके और फिर फोटोरेसिस्ट नामक एक फोटोसेंसिटिव सामग्री का उपयोग करके इमेजिंग तकनीकों का उपयोग करके तांबे की सतह पर लेआउट को स्थानांतरित करके किया जाता है। PCB डिज़ाइन को एक फिल्म पर मुद्रित किया जाता है, जिसका उपयोग तब फोटोरेसिस्ट को पराबैंगनी (UV) प्रकाश के संपर्क में लाने के लिए किया जाता है। प्रकाश के संपर्क में आने वाले क्षेत्र सख्त हो जाते हैं, जबकि अप्रकाशित क्षेत्र नरम रहते हैं।

नक़्क़ाशी या अतिरिक्त तांबे को हटाना

तांबे की सतह पर वांछित लेआउट की इमेजिंग के बाद, अगला कदम निशान और पैड को प्रकट करने के लिए अतिरिक्त तांबे को हटाना है, जिसे नक़्क़ाशी कहा जाता है। नक़्क़ाशी वांछित निशान और पैड को प्रकट करने के लिए बोर्ड की आंतरिक और सतह परतों से अतिरिक्त तांबे को हटा देती है। कठोर फोटोरेसिस्ट द्वारा संरक्षित क्षेत्र बरकरार रहते हैं, जबकि उजागर तांबे को एक नक़्क़ाशी समाधान द्वारा भंग कर दिया जाता है।

PCB लेयर स्टैकअप बनाना

एक बार अतिरिक्त तांबा हटा दिए जाने के बाद, हम उच्च तापमान पर बोर्ड सामग्री को लैमिनेट (गर्म और दबाकर) करके PCB लेयर स्टैकअप बनाते हैं। इसमें परतों की वांछित संख्या के साथ एक ठोस संरचना बनाने के लिए बोर्ड सामग्री को एक साथ दबाना और गर्म करना शामिल है। यह PCB की विभिन्न परतों के उचित संरेखण और बंधन को सुनिश्चित करता है।

ड्रिलिंग छेद

लेयर स्टैकअप के बाद, माउंटिंग छेद, थ्रू-होल पिन और वाया को समायोजित करने के लिए PCB में छेद ड्रिल किए जाते हैं। ये छेद घटक प्लेसमेंट और परतों के बीच इंटरकनेक्शन की अनुमति देते हैं। विद्युत निरंतरता सुनिश्चित करने के लिए ड्रिल किए गए छेदों को आमतौर पर एक प्रवाहकीय सामग्री के साथ चढ़ाया जाता है।

चढ़ाना

अगला कदम प्लेटिंग है। पीसीबी को एक इलेक्ट्रोप्लेटिंग बाथ में जमा किया जाता है, जहां धातु की एक पतली परत, आमतौर पर तांबा, उजागर तांबे की सतहों और ड्रिल किए गए छेदों पर जमा की जाती है। यह प्लेटिंग प्रक्रिया चालकता को बढ़ाती है और विश्वसनीय कनेक्शन सुनिश्चित करती है। कॉपर प्लेटिंग तांबे के निशान की मोटाई को बढ़ाने या प्लेटेड थ्रू-होल बनाने में भी सक्षम है। 

सोल्डर मास्क

तांबे के निशान की सुरक्षा और असेंबली प्रक्रिया के दौरान सोल्डर ब्रिज को रोकने के लिए पीसीबी पर एक सोल्डर मास्क लगाया जाता है। सोल्डर मास्क आमतौर पर हरे रंग का होता है, लेकिन यह लाल, नीले या काले जैसे अन्य रंगों में भी हो सकता है।

सिल्कस्क्रीन प्रिंटिंग

सिल्कस्क्रीन प्रिंटिंग पीसीबी सतह पर घटक लेबल, लोगो और अन्य निशान जोड़ने की प्रक्रिया है। यह कदम असेंबली और समस्या निवारण के दौरान घटक प्लेसमेंट और पहचान में मदद करता है।

सतह खत्म

पीसीबी निर्माण में अंतिम चरण पीसीबी के उजागर तांबे क्षेत्रों पर एक सतह खत्म करना है। सतह खत्म तांबे के क्षेत्रों की सुरक्षा करती है और ऑक्सीकरण को रोकने के लिए असेंबली के दौरान सोल्डरिंग की सुविधा प्रदान करती है और बोर्ड के स्थायित्व में सुधार करती है। 

सामान्य सतह खत्म में HASL (हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग), ENIG (इलेक्ट्रोलेस निकल इमर्शन गोल्ड), और OSP (ऑर्गेनिक सोल्डरबिलिटी प्रिजर्वेटिव) शामिल हैं।

एक बार पीसीबी निर्माण प्रक्रिया पूरी हो जाने के बाद, तैयार बोर्डों को असेंबली या शिपिंग से पहले उनकी कार्यक्षमता सुनिश्चित करने के लिए निरीक्षण और परीक्षण किया जाता है। किसी भी शॉर्ट या दोषों की पहचान करने के लिए स्वचालित परीक्षण उपकरण का उपयोग किया जाता है जो पीसीबी के प्रदर्शन से समझौता कर सकते हैं।

एक प्रभावी पीसीबी विनिर्माण प्रक्रिया को कैसे लागू करें

जब पीसीबी निर्माण की बात आती है, तो डिजाइन और निर्माण प्रक्रियाएं अक्सर अलग-अलग संस्थाओं द्वारा संभाली जाती हैं। ज्यादातर मामलों में, अनुबंध निर्माता (सीएम) मूल उपकरण निर्माता (ओईएम) द्वारा बनाए गए डिजाइन के आधार पर मुद्रित सर्किट बोर्ड का निर्माण करता है। एक सुचारू और प्रभावी प्रक्रिया सुनिश्चित करने के लिए, इन समूहों के बीच सहयोग आवश्यक है। इस सहयोग में घटकों, डिजाइन विचारों, फ़ाइल स्वरूपों और बोर्ड सामग्रियों पर चर्चा शामिल है।

घटक

विनिर्माण प्रक्रिया को सुव्यवस्थित करने के लिए, डिजाइनर को घटकों की उपलब्धता के बारे में फैब्रिकेटर से परामर्श करना चाहिए। आदर्श रूप से, फैब्रिकेटर के पास डिजाइन द्वारा आवश्यक सभी घटक आसानी से उपलब्ध होंगे। हालांकि, अगर कुछ गायब है, तो डिजाइनर और फैब्रिकेटर को एक समझौता खोजने के लिए मिलकर काम करना चाहिए जो न्यूनतम डिजाइन विनिर्देशों से समझौता किए बिना तेजी से निर्माण की अनुमति देता है।

विनिर्माण के लिए डिजाइन (डीएफएम) विचार

विनिर्माण के लिए डिजाइन (डीएफएम) विचार करने के लिए एक महत्वपूर्ण पहलू है। डीएफएम इस बात पर केंद्रित है कि डिजाइन निर्माण प्रक्रिया के विभिन्न चरणों के माध्यम से कितनी अच्छी तरह से आगे बढ़ सकता है। आमतौर पर, फैब्रिकेटर, अक्सर सीएम, अपनी सुविधा के लिए डीएफएम दिशानिर्देशों का एक सेट प्रदान करता है। डिजाइन चरण के दौरान ओईएम द्वारा इन दिशानिर्देशों से परामर्श किया जा सकता है। इन दिशानिर्देशों को पीसीबी डिजाइन में शामिल करके, डिजाइनर यह सुनिश्चित कर सकता है कि डिजाइन फैब्रिकेटर की उत्पादन प्रक्रिया के साथ संगत है।

फ़ाइल प्रारूप

ओईएम और सीएम के बीच प्रभावी संचार ओईएम के डिजाइन विनिर्देशों के अनुसार पीसीबी के सटीक निर्माण को सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण है। डिजाइन के लिए दोनों पक्षों के लिए समान फ़ाइल प्रारूपों का उपयोग करना आवश्यक है। यह अभ्यास त्रुटियों या खोई हुई जानकारी को रोकने में मदद करता है जो विभिन्न प्रारूपों के बीच फ़ाइलों को परिवर्तित करने की आवश्यकता होने पर हो सकती हैं।

बोर्ड सामग्री

ओईएम सीएम की तुलना में अधिक महंगी सामग्री का उपयोग करके मुद्रित सर्किट बोर्ड डिजाइन कर सकते हैं। इसलिए, दोनों पक्षों के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्रियों पर सहमत होना महत्वपूर्ण है। चुनी गई सामग्री न केवल पीसीबी डिजाइन की आवश्यकताओं को पूरा करनी चाहिए, बल्कि अंतिम खरीदार के लिए लागत प्रभावी भी रहनी चाहिए।

इन दिशानिर्देशों का पालन करके और ओईएम और सीएम के बीच सहयोग को बढ़ावा देकर, एक प्रभावी पीसीबी विनिर्माण प्रक्रिया को लागू किया जा सकता है। यह सहयोग सुनिश्चित करता है कि डिजाइन निर्माण प्रक्रिया के साथ संगत है, घटक आसानी से उपलब्ध हैं, और अंतिम उत्पाद वांछित विनिर्देशों को पूरा करता है जबकि लागत प्रभावी रहता है।

पीसीबी निर्माण प्रक्रिया क्यों महत्वपूर्ण है

पीसीबी निर्माण महत्वपूर्ण है क्योंकि यह सीधे मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) की निर्माण क्षमता, उपज दर, विश्वसनीयता और पीसीबी के समग्र प्रदर्शन को प्रभावित करता है। निर्माण प्रक्रिया के दौरान किए गए डिज़ाइन विकल्प पीसीबी अंतिम उत्पाद के समग्र प्रदर्शन और कार्यक्षमता पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकते हैं।

उत्पादन क्षमता

पीसीबी निर्माण का एक महत्वपूर्ण पहलू निर्माण क्षमता है। सतह तत्वों के बीच निकासी, थर्मल विस्तार (सीटीई) के उपयुक्त गुणांक वाली सामग्रियों का चयन, और डिजाइनों का उचित पैनलिंग जैसे डिजाइन निर्णय यह सुनिश्चित करने के लिए महत्वपूर्ण हैं कि बोर्ड को पुन: डिजाइन की आवश्यकता के बिना बनाया जा सकता है। 

डिजाइन चरण के दौरान उचित निर्माण विनिर्देश निर्णय लेने में विफल रहने से विनिर्माण प्रक्रिया के दौरान समस्याएं हो सकती हैं।

उपज दर

पीसीबी की उपज दर एक अन्य महत्वपूर्ण कारक है जो निर्माण प्रक्रिया से प्रभावित होता है। उन मापदंडों को निर्दिष्ट करना जो अनुबंध निर्माता के उपकरण की सहिष्णुता सीमाओं को आगे बढ़ाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप अनुपयोगी बोर्डों की संख्या अधिक हो सकती है। 

निर्माण प्रक्रिया को समझकर और सूचित डिजाइन विकल्प बनाकर, उपज दर को अनुकूलित किया जा सकता है, जिससे कचरा कम होता है और समग्र दक्षता बढ़ती है।

विश्वसनीयता

विश्वसनीयता भी एक महत्वपूर्ण विचार है। इच्छित उपयोग के आधार पर, पीसीबी को IPC-6011 में उल्लिखित विशिष्ट मापदंडों के अनुसार वर्गीकृत किया गया है क्योंकि यह प्रदर्शन विश्वसनीयता के वांछित स्तर को प्राप्त करने के लिए महत्वपूर्ण है। आवश्यक वर्गीकरण स्तर को पूरा करने में विफल रहने के परिणामस्वरूप असंगत संचालन या समय से पहले बोर्ड विफलता हो सकती है।

समग्र प्रदर्शन

पीसीबी निर्माण इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के समग्र स्थायित्व और दक्षता में भी महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। निर्माण प्रक्रिया में उपयुक्त सामग्रियों और विनिर्माण तकनीकों का चयन शामिल है जो विभिन्न पर्यावरणीय परिस्थितियों का सामना कर सकते हैं, यह सुनिश्चित करते हुए कि इलेक्ट्रॉनिक उपकरण समय से पहले विफलताओं या खराबी का अनुभव किए बिना विभिन्न सेटिंग्स में मज़बूती से काम कर सकता है।

पीसीबी निर्माण प्रक्रिया को समझना आवश्यक है क्योंकि इस चरण के दौरान किए गए डिजाइन विकल्प पूरे पीसीबी विकास, उत्पादन और परिचालन जीवनचक्र पर महत्वपूर्ण प्रभाव डाल सकते हैं। डिजाइन निर्णयों में निर्माण के ज्ञान को शामिल करने से अनावश्यक समय की देरी, अतिरिक्त विनिर्माण लागत और प्रदर्शन समस्याओं को रोकने में मदद मिल सकती है। अनुबंध निर्माता की क्षमताओं के आधार पर, विनिर्माण (डीएफएम) नियमों और दिशानिर्देशों के लिए डिजाइन का उपयोग इष्टतम परिणाम सुनिश्चित करने के लिए किया जा सकता है।