I. सबसे पहले, समझें: मोटी कॉपर पीसीबी क्यों चुनें? (30-सेकंड का परिचय)

मोटी कॉपर पीसीबी, सीधे शब्दों में कहें तो, ऐसे सर्किट बोर्ड हैं जिनकी कॉपर फ़ॉइल की मोटाई ≥ 3oz (1oz ≈ 35μm) है। ये आमतौर पर "उच्च-शक्ति, उच्च-गर्मी-अपव्यय" परिदृश्यों में पाए जाते हैं जैसे कि औद्योगिक बिजली आपूर्ति, नई ऊर्जा वाहन, और चिकित्सा उपकरण—उदाहरण के लिए, नई ऊर्जा वाहन चार्जिंग पाइलों को उच्च वर्तमान वृद्धि का सामना करने की आवश्यकता होती है। साधारण पतले कॉपर बोर्ड ज़्यादा गरम होने और जलने की संभावना रखते हैं। मोटा कॉपर एक "सर्किट में राजमार्ग" की तरह काम करता है, जो जल्दी से करंट और गर्मी को नष्ट करता है, और सर्किट बोर्ड की यांत्रिक शक्ति (झुकने का प्रतिरोध, कंपन प्रतिरोध) में भी सुधार करता है। हालाँकि, मोटा कॉपर "जितना मोटा होगा, उतना बेहतर" नहीं है। अनुचित डिज़ाइन से "असमान गर्मी अपव्यय, खराब सोल्डरिंग, और बढ़ती लागत" जैसी समस्याएँ हो सकती हैं। यह आज हमारा मुख्य मुद्दा है जिस पर हम ध्यान केंद्रित करेंगे: निर्माण क्षमता (DFM) सुनिश्चित करते हुए प्रदर्शन आवश्यकताओं को कैसे पूरा करें?

II. मोटी कॉपर पीसीबी डिज़ाइन के लिए मुख्य विचार (गड्ढों से बचने का पहला कदम)

1. कॉपर फ़ॉइल मोटाई चयन: आँख बंद करके "जितना मोटा होगा, उतना बेहतर" का पीछा न करें। मुख्य सिद्धांत: वर्तमान रेटिंग कॉपर की मोटाई निर्धारित करती है। एक सरलीकृत सूत्र है: अनुमेय धारा (A) ≈ कॉपर फ़ॉइल मोटाई (oz) × ट्रेस चौड़ाई (mm) × 0.8 ( परिवेश का तापमान ≤40℃)। उदाहरण: 3oz कॉपर फ़ॉइल + 3mm चौड़ा ट्रेस लगभग 7.2A करंट का सामना कर सकता है, जो अधिकांश औद्योगिक बिजली आपूर्ति परिदृश्यों के लिए पर्याप्त है। गड्ढा: 10oz से अधिक कॉपर पीसीबी के झुकने और ड्रिलिंग में कठिनाई पैदा कर सकता है। जब तक विशेष आवश्यकताएं न हों (जैसे एयरोस्पेस उपकरण), मुख्यधारा के 3-6oz विनिर्देश को प्राथमिकता दें।

2. ट्रेस डिज़ाइन: "संकुचित गर्दन हीटिंग" से बचें और सुचारू धारा प्रवाह सुनिश्चित करें। ट्रेस चौड़ाई: मोटे कॉपर ट्रेस बहुत संकीर्ण नहीं होने चाहिए! 3oz कॉपर फ़ॉइल के लिए, अनुशंसित न्यूनतम ट्रेस चौड़ाई ≥0.3mm है (साधारण पतले कॉपर के लिए 0.1mm पर्याप्त है)। चौड़ाई को करंट के साथ आनुपातिक रूप से बढ़ना चाहिए (उदाहरण के लिए, 10A करंट ले जाने वाले 6oz कॉपर फ़ॉइल के लिए, अनुशंसित चौड़ाई ≥5mm है)।

ट्रेस संक्रमण: अचानक संकीर्णन/विस्तार से बचें (उदाहरण के लिए, 5mm से 1mm तक अचानक गिरना)। एक "क्रमिक संक्रमण" का उपयोग करें (लंबाई ≥ चौड़ाई अंतर का 3 गुना), अन्यथा एक "वर्तमान बाधा" बनेगी, जिससे स्थानीयकृत ज़्यादा गरम होना और जलना होगा। गर्मी अपव्यय अनुकूलन: उच्च-शक्ति उपकरणों (जैसे MOSFETs) के तहत, "कॉपर प्लेटिंग + थर्मल विआ" (विआ व्यास 0.8-1.2mm, रिक्ति 2-3mm) का उपयोग करें ताकि गर्मी को जल्दी से ग्राउंड/पावर प्लेन तक पहुँचाया जा सके।

3. विआ डिज़ाइन: मोटी कॉपर बोर्ड का एक "घातक दोष"—ध्यान से देखें! विआ व्यास: मोटी कॉपर प्लेट की विआ दीवार पर कॉपर परत को कॉपर फ़ॉइल की मोटाई से मेल खाना चाहिए। एक मानक 0.4mm विआ व्यास 3oz कॉपर फ़ॉइल प्लेटिंग के लिए अपर्याप्त है। ≥0.8mm का न्यूनतम विआ व्यास (कॉपर दीवार की मोटाई ≥20μm के साथ) अनुशंसित है।

विआ की संख्या: उच्च-वर्तमान पथों पर एक ही विआ का उपयोग न करें! उदाहरण के लिए, यदि 3oz कॉपर फ़ॉइल 5A करंट ले जाता है, तो विआ को ज़्यादा गरम होने और पिघलने से रोकने के लिए समानांतर में 2-3 विआ का उपयोग करने की अनुशंसा की जाती है (प्रत्येक विआ लगभग 2-3A करंट का सामना कर सकता है)।

सोल्डर मास्क ओपनिंग: सोल्डरिंग के दौरान विआ को सोल्डर से बंद होने से रोकने के लिए विआ के चारों ओर पर्याप्त सोल्डर मास्क ओपनिंग (विआ व्यास से 0.2-0.3mm बड़ा) प्रदान किया जाना चाहिए, जो गर्मी अपव्यय और चालकता को प्रभावित करेगा।

III. मोटी कॉपर पीसीबी के लिए DFM डिज़ाइन: कारखानों को "कम रीवर्क के साथ उत्पादन" करने में सक्षम बनाना

DFM (निर्माण क्षमता के लिए डिज़ाइन) का मूल "डिज़ाइन को विनिर्माण प्रक्रियाओं के अनुकूल होना चाहिए" है। मोटी कॉपर पीसीबी के लिए DFM "मोटी कॉपर द्वारा लाई गई प्रक्रिया चुनौतियों" को हल करने पर केंद्रित है:

1. कॉपर फ़ॉइल एटचिंग: असमान एटचिंग से बचना। न्यूनतम लाइनविड्थ/स्पेसिंग: 3oz कॉपर फ़ॉइल के लिए, न्यूनतम लाइनविड्थ ≥ 0.3mm, और न्यूनतम लाइन स्पेसिंग ≥ 0.3mm (पतले कॉपर के लिए 0.1mm पर्याप्त है); 6oz कॉपर फ़ॉइल के लिए, एक लाइनविड्थ/स्पेसिंग ≥ 0.4mm की अनुशंसा की जाती है, अन्यथा, एटचिंग के दौरान "अशुद्ध लाइनविड्थ" और "शॉर्ट सर्किट" होने की संभावना है।
2. ओपनिंग के साथ कॉपर बिछाना: बड़े क्षेत्र में कॉपर बिछाने के लिए, "ग्रिड कॉपर बिछाने" (ग्रिड स्पेसिंग 2-3mm, लाइन चौड़ाई 0.2-0.3mm) का उपयोग करें ताकि एटचिंग के दौरान कॉपर फ़ॉइल के सिकुड़ने से बचा जा सके, जिससे पीसीबी झुक सकता है; यदि ठोस कॉपर बिछाने की आवश्यकता है, तो "गर्मी अपव्यय स्लॉट" (0.5mm चौड़ाई, 10-15mm स्पेसिंग) आरक्षित किए जाने चाहिए।

2. लैमिनेशन प्रक्रिया: "डीलैमिनेशन और बुलबुले" को रोकने के लिए, लैमिनेशन अनुक्रम इस प्रकार होना चाहिए: मोटी कॉपर फ़ॉइल को "बाहरी परत" या "बाहरी परत के पास" रखा जाना चाहिए ताकि बीच में सैंडविच होने से बचा जा सके और गर्मी अपव्यय को रोका जा सके; बहुपरत बोर्ड की कॉपर फ़ॉइल मोटाई सममित होनी चाहिए (उदाहरण के लिए, शीर्ष परत के लिए 3oz और निचली परत के लिए 3oz), अन्यथा लैमिनेशन के बाद वारपिंग होगा। सब्सट्रेट चयन: उच्च Tg सब्सट्रेट (Tg≥170℃) को प्राथमिकता दें, जैसे FR-4 Tg170 या PI सब्सट्रेट, उच्च तापमान सोल्डरिंग के दौरान सब्सट्रेट के नरम होने और डीलैमिनेशन से बचने के लिए (मोटी कॉपर प्लेटों का सोल्डरिंग तापमान आमतौर पर पतले कॉपर की तुलना में 10-20℃ अधिक होता है)।

3. सोल्डरिंग प्रक्रिया: मोटी कॉपर के लिए उपयुक्त "उच्च तापीय चालकता" उपकरणों का चयन: "उच्च-शक्ति पैकेज" (जैसे TO-220, D2PAK) को प्राथमिकता दें ताकि छोटे पैक किए गए उपकरणों को मोटी कॉपर पर सोल्डरिंग करने से बचा जा सके, जहाँ गर्मी नष्ट नहीं हो सकती है और सोल्डर पिघल जाएगा। पैड डिज़ाइन: मोटी कॉपर पर पैड साधारण पैड से 0.2-0.3mm बड़े होने चाहिए। उदाहरण के लिए, 0805 प्रतिरोधक के लिए पैड आमतौर पर 0.8×1.2mm होते हैं, लेकिन मोटी कॉपर के लिए, एक मजबूत सोल्डर जोड़ सुनिश्चित करने के लिए 1.0×1.5mm की अनुशंसा की जाती है। रिफ्लो सोल्डरिंग पैरामीटर: मोटी कॉपर अधिक गर्मी को अवशोषित करता है, इसलिए रिफ्लो सोल्डरिंग तापमान को उचित रूप से बढ़ाया जाना चाहिए (पतले कॉपर की तुलना में 5-10℃ अधिक), और "ठंडे सोल्डर जोड़ों" से बचने के लिए होल्डिंग समय को 10-15 सेकंड तक बढ़ाया जाना चाहिए।

4. लागत नियंत्रण: DFM (विनिर्माण के लिए डिज़ाइन) का छिपा हुआ मूल्य - ओवर-डिज़ाइन से बचना: उदाहरण के लिए, उन क्षेत्रों में 1-2oz कॉपर फ़ॉइल का उपयोग करें जहाँ उच्च करंट की आवश्यकता नहीं होती है, और केवल महत्वपूर्ण पथों में मोटी कॉपर का उपयोग करें ताकि सामग्री लागत कम हो सके; मानकीकृत आयाम: जहाँ तक संभव हो, फ़ैक्टरी-मानक बोर्ड मोटाई (उदाहरण के लिए, 1.6mm, 2.0mm) का उपयोग करें। विशेष बोर्ड मोटाई (उदाहरण के लिए, 3.0mm और उससे अधिक) प्रसंस्करण कठिनाई और लागत में वृद्धि करेगी; प्रारंभिक संचार: डिज़ाइन से पहले पीसीबी निर्माता के साथ प्रक्रिया क्षमताओं की पुष्टि करें (उदाहरण के लिए, अधिकतम कॉपर मोटाई, न्यूनतम छेद व्यास, एटचिंग परिशुद्धता) ताकि ऐसे डिज़ाइन से बचा जा सके जिन्हें पूरा होने के बाद निर्मित नहीं किया जा सकता है।

IV. सारांश:

मोटी कॉपर पीसीबी डिज़ाइन: "3 मुख्य तत्व"
कॉपर मोटाई मिलान करंट: आँख बंद करके मोटाई बढ़ाने से बचें; वर्तमान आवश्यकताओं के अनुसार 3-6oz के मुख्यधारा के विनिर्देशों का चयन करें; विवरण के माध्यम से जोखिम में कमी: क्रमिक ट्रेस संक्रमण, समानांतर विआ, और अनुपालन ट्रेस चौड़ाई/स्पेसिंग; DFM प्राथमिकता: रीवर्क को कम करने के लिए डिज़ाइन के दौरान एटचिंग, लैमिनेशन और सोल्डरिंग प्रक्रियाओं पर विचार करें। मोटी कॉपर पीसीबी डिज़ाइन जटिल लग सकता है, लेकिन "वर्तमान चालन" और "प्रक्रिया संगतता" के दो मुख्य तत्वों को समझकर, अधिकांश गड्ढों से बचा जा सकता है।