डिजाइन ड्राइंग से लेकर वास्तविक बड़े पैमाने पर उत्पादन तक, एक सर्किट बोर्ड को कई बाधाओं को दूर करना चाहिए, जिनमें प्रसंस्करण, विनिर्माण, संकेत अखंडता और ईएमसी शामिल हैं।यह लेख पीसीबी डिजाइन में 13 आम लेकिन महत्वपूर्ण मूल अवधारणाओं के आसपास डिजाइन तर्क को व्यवस्थित रूप से रेखांकित करेगा, आपकी पीसीबी इंजीनियरिंग सोच और डिजाइन क्षमताओं को बढ़ाता है।

1. FR4 बोर्ड सामग्रीः सिग्नल की दुनिया का आधारशिला

एफआर-4, सबसे अधिक उपयोग किया जाने वाला पीसीबी सब्सट्रेट, कांच के फाइबर और एपॉक्सी राल से बना एक तांबा-लेपित लेमिनेट है। इसका गर्मी प्रतिरोध टीजी (कांच संक्रमण तापमान) द्वारा मापा जाता है।

• कम Tg बोर्ड (Tg≈130°C): सामान्य अनुप्रयोगों के लिए प्रयोग किया जाता है।
• मध्यम Tg बोर्ड (Tg>150°C): मध्यम जटिलता वाले सर्किट के लिए उपयुक्त है।
• उच्च टीजी बोर्ड (टीजी≥170°C): उच्च तापमान के मिलाप वातावरण, सीसा मुक्त प्रक्रियाओं और उच्च विश्वसनीयता परिदृश्यों के लिए अनुशंसित, जैसे कि ऑटोमोटिव और संचार।

उच्च टीजी बोर्डों में न केवल मजबूत गर्मी प्रतिरोध है, बल्कि नमी और रासायनिक प्रतिरोध में भी काफी सुधार हुआ है,दीर्घकालिक संचालन के दौरान बहुस्तरीय बोर्डों की आयामी स्थिरता सुनिश्चित करना.

2प्रतिबाधा मिलान: हाई-स्पीड सिग्नल रूटिंग का "गार्डियन"

उच्च गति वाले डिजिटल सर्किट (जैसे डीडीआर, यूएसबी, पीसीआईई) में, सटीक प्रतिबाधा मिलान के बिना संकेतों को प्रतिबिंब और क्रॉसस्टॉक जैसी समस्याओं का सामना करना पड़ेगा। आम प्रतिबाधा नियंत्रण विधियों में शामिल हैं:

• अंतर प्रतिबाधाः 100Ω/90Ω
• एकल-अंत प्रतिबाधाः 50Ω

मिलान को कैसे डिजाइन करें? सटीक सिमुलेशन की आवश्यकता होती है, जिसमें परत स्टैक-अप, ट्रेस चौड़ाई और अंतराल, संदर्भ विमान और डाइलेक्ट्रिक स्थिर जैसे कारकों को ध्यान में रखा जाता है।

3सतह उपचार प्रक्रियाएंः मिलाप की गुणवत्ता और जीवन काल का निर्धारण

पांच सामान्य सतह उपचारः

उच्च आवृत्ति प्रतिबाधा नियंत्रण के लिए विसर्जन सोने या विसर्जन टिन की अत्यधिक अनुशंसा की जाती है। BGA पैक किए गए बोर्डों पर खींचने वाले टिन का उपयोग नहीं किया जा सकता है।

4कोर बोर्ड/प्रिप्रिग: बोर्ड की मोटाई, परत स्टैक-अप और विद्युत प्रदर्शन निर्धारित करने वाली प्रमुख सामग्री

कोर बोर्ड (Core) + पीपी (Prepreg) बहुपरत बोर्ड की संरचना और स्थिरता निर्धारित करता है। इसकी मोटाई, राल प्रवाह दर,और विद्युत स्थिरांक सभी परत स्टैक-अप सिमुलेशन के साथ संयोजन में विचार किया जाना चाहिए.

• कोर: दो तरफा तांबे के टुकड़े टुकड़े के साथ कठोर बोर्ड
• पीपी: इंटरलेयर बैंडिंग के लिए इस्तेमाल होने वाला अर्ध-ठोस राल

प्रसंस्करण के दौरान बोर्ड के विकृत होने, खोखलेपन और तांबे के छीलने जैसे प्रक्रिया के मुद्दों से बचने के लिए उचित अनुपात महत्वपूर्ण हैं।

5अंतर रेखाएंः सिग्नल अखंडता के लिए सममित मार्ग आवश्यक है

अंतर संकेतों का उपयोग उच्च गति डेटा संचरण के लिए किया जाता है, जैसे कि एलवीडीएस, यूएसबी और पीसीआईई, और निम्नलिखित आवश्यकताओं को पूरा करना चाहिएः

• समान लंबाई, चौड़ाई और दूरी
• स्थिर ग्राउंड प्लेन संदर्भ
• विखंडित संदर्भ विमानों से बचें

अंतर निशानों में असममितता सीधे घड़ी के झुकाव और क्रॉसस्टॉक को प्रभावित करती है, और लेआउट चरण के दौरान व्यापक रूप से विचार किया जाना चाहिए।

6सिग्नल अखंडता (एसआई): उच्च गति पीसीबी डिजाइन की आत्मा

सिग्नल अखंडता को प्रभावित करने वाले पांच प्रमुख कारक:

• प्रतिबिंब (प्रतिबाधा असंगतता)
• क्रॉसस्टॉक (एक दूसरे के बहुत करीब के निशान)
• ग्राउंड रिबंस (एक साथ कई चिप्स स्विच करने से उत्पन्न ग्राउंड रिटर्न करंट हस्तक्षेप)
• अनुचित फ़िल्टरिंग डिजाइन
• अनुचित पीसीबी संरचना डिजाइन

एसआई समस्याएं अक्सर सिस्टम विफलता, लगातार रीसेट और डेटा त्रुटियों का कारण बनती हैं।

7. सिग्नल प्रतिबिंब: सिग्नल को "एक ही रास्ते से लौटने" से रोकें

सिग्नल प्रतिबिंब का कारण बन सकता हैः

• ओवरशूट
• अंडरशूट
• बजाना
• चरणबद्ध तरंगों के रूप

प्रतिबिंब को नियंत्रित करने के लिए प्रतिबाधा मिलान के अतिरिक्त, उचित समापन मिलान (स्रोत और भार अंत) आवश्यक है, और संदर्भ विमान ब्रेक से बचा जाना चाहिए।

8क्रॉसस्टॉकः सिग्नल लाइनों के बीच "शोर प्रदूषण"

बिना जमीनी संदर्भ के तंग पैक वाली हाई-स्पीड लाइनें गंभीर क्रॉसस्टॉक उत्पन्न करेंगी, विशेष रूप से डीडीआर या हाई-स्पीड बस समानांतर रूटिंग में ध्यान देने योग्य।

क्षमतात्मक युग्मन → वर्तमान क्रॉसस्टॉक
प्रेरक युग्मन → वोल्टेज क्रॉसस्टॉक
समाधान: जमीनी विमान सुरक्षा जोड़ें, निशानों के बीच उचित दूरी बनाए रखें और निशान की दिशा को नियंत्रित करें।

9आंतरिक शक्ति परत: स्थिर बिजली आपूर्ति और हस्तक्षेप दमन के लिए गुप्त हथियार

बिजली और ग्राउंड को बड़े क्षेत्र के विमानों के रूप में उचित विभाजन और तैनाती के माध्यम से घने डिजाइन किया जाना चाहिए ताकि तैरते द्वीपों और टूटे हुए बिजली लूप से बचा जा सके।

10. अंधा/दफनाया हुआ व्यासः उच्च घनत्व पीसीबी डिजाइन में एक महत्वपूर्ण तकनीक

• L2-TOP के माध्यम से प्रथम-क्रम अंधा
• L3-TOP के माध्यम से दूसरे क्रम का अंधा
• L3-L6 के बीच आपस में जुड़े हुए

एचडीआई बोर्डों में अंधे/दफन वायस का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जिससे स्थान का उपयोग काफी बेहतर होता है, लेकिन वे उच्च लागत और प्रसंस्करण आवश्यकताओं को लागू करते हैं।

11परीक्षण बिंदुः बड़े पैमाने पर उत्पादन डिबगिंग के लिए "फ्यूज"

कार्यात्मक परीक्षण, इन-सर्किट प्रोग्रामिंग और डिबगिंग पोजिशनिंग के लिए उपयोग किया जाता है। बीजीए चिप क्षेत्रों को उड़ान जांच या सीमा स्कैनिंग का उपयोग करके संबोधित किया जाना चाहिए।

12. मार्क पॉइंट्स: एसएमटी प्लेसमेंट की सटीकता सुनिश्चित करना

एसएमटी प्लेसमेंट पोजिशनिंग के लिए प्रयोग किया जाता है। मार्क पॉइंट डिजाइन सिफारिशेंः

• अधिकतर 1 मिमी परिपत्र;
• चिह्नित बिंदुओं के चारों ओर सोल्डर मास्क के छेद छोड़ दें;
• बोर्ड पर तीन चिह्न बिंदुओं को सममित रूप से संगत पृष्ठभूमि तांबे की पन्नी के साथ व्यवस्थित किया जाना चाहिए।

13पीटीएच/एनपीटीएच छेदः कनेक्शन और निर्धारण के लिए वाहक

• पीटीएच (मेटालाइज्ड होल): विद्युत कनेक्शन के लिए प्रयोग किया जाता है;
• एनपीटीएच (गैर-धातु छेद): संरचनात्मक स्थिति, पेंच स्थापना, आदि के लिए प्रयोग किया जाता है।

प्रसंस्करण के दौरान छेद विशेषताओं को सटीक रूप से इंजीनियरिंग फाइल में चिह्नित किया जाना चाहिए ताकि पुनः कार्य से बचा जा सके।

निष्कर्ष: प्रमुख विवरणों में महारत हासिल करने से उच्च गुणवत्ता वाले पीसीबी डिजाइन होते हैं

पीसीबी डिजाइन केवल "चित्रण" नहीं है, बल्कि एक जटिल प्रणाली इंजीनियरिंग परियोजना है जो विद्युत प्रदर्शन, प्रक्रिया व्यवहार्यता, उत्पादन लागत और भविष्य के रखरखाव पर विचार करती है।प्रत्येक शब्द के पीछे डिजाइन तर्क और इंजीनियरिंग महत्व को समझना एक पेशेवर पीसीबी इंजीनियर बनने के लिए प्रारंभिक बिंदु है.