बहुपरत कठोर-लचीला पीसीबी

एक बहुपरत कठोर-लचीला मुद्रित सर्किट बोर्ड (पीसीबी) कठोर और लचीली सामग्रियों को जोड़ता है। इन सर्किटों में छेद के माध्यम से तीन या अधिक तांबे-चालक परतें जुड़ी होती हैं। 

इस प्रकार के PCB में कठोर सामग्रियों की ताकत और समर्थन होता है और लचीले खंडों के कारण इसे मोड़ना आसान होता है। कठोर-फ्लेक्स PCB हल्के और कॉम्पैक्ट होते हैं और उच्च तकनीक सुविधाओं के साथ सबसे छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स में भी फिट होते हैं। 

मल्टीलेयर रिजिड-फ्लेक्स सर्किट के कुछ सामान्य अनुप्रयोग चिकित्सा उपकरण, एयरोस्पेस और ऑटोमोटिव सेक्शन हैं। इस लेख में, हम मल्टीलेयर रिजिड-फ्लेक्स सर्किट बोर्ड और उनके डिज़ाइन संबंधी सभी पहलुओं पर चर्चा करेंगे। 

कठोर फ्लेक्स पीसीबी कैसे काम करता है?

मल्टीलेयर PCB में कंडक्टिंग लेयर्स के बीच 3-आयामी इंटरकनेक्शन होता है। यह कई अलग-अलग PCB के इस्तेमाल को खत्म करता है और बेहतर काम करता है। पॉलीमाइड जैसी लचीली PCB सामग्री को FR-4 से बने कठोर खंडों के साथ जोड़ा जाता है। 

दो परतें मजबूत चिपकने वाले पदार्थों का उपयोग करके जुड़ी हुई हैं। ऊर्ध्वाधर कनेक्शन बनाने के लिए सर्किट की प्रत्येक परत में विया और घटक छेद मौजूद होते हैं। पीसीबी के कठोर हिस्से में घटक होते हैं और लचीले क्षेत्रों का उपयोग गतिशील कार्यक्षमता के लिए मुड़ने योग्य कनेक्शन बनाने के लिए किया जाता है। 

मल्टीलेयर रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी विभिन्न इलेक्ट्रॉनिक्स को फिट करने के लिए कॉम्पैक्ट बेंडिंग, फोल्डिंग और रैपिंग की अनुमति देते हैं। वे उच्च प्रदर्शन के साथ उन्नत इलेक्ट्रॉनिक डिज़ाइन के लिए वन-स्टॉप एकीकृत सर्किट विकल्प हैं। 

प्रत्येक लचीली परत में इन्सुलेशन के लिए एक बाहरी पॉलीइमाइड परत होती है। सर्किट कनेक्शन के लिए प्लेटेड थ्रू-होल जोड़े जाते हैं। इसके अतिरिक्त, उच्च गति नियंत्रित प्रतिबाधा के लिए एक सतह स्ट्रिपलाइन जोड़ी जाती है। 

कुल मिलाकर, कठोर-लचीले सर्किट उन स्थानों पर अनुकूल हो सकते हैं जहां इलेक्ट्रॉनिक्स में क्रॉसटॉक, ओवरहीटिंग और घटक घनत्व जैसी डिजाइन चुनौतियां हो सकती हैं। 

इस प्रकार के PCB जटिल घटक क्षेत्रों में भी गर्मी को नष्ट करने में सक्षम हैं क्योंकि उनकी एक स्तरित संरचना होती है। इसके अलावा, लचीली विशेषता PCB को विशिष्ट आकार की ज्यामिति में स्थापित करने की अनुमति देती है। 

कठोर फ्लेक्स सर्किट के प्रकार

कठोर-फ्लेक्स मुद्रित सर्किट बोर्ड दो प्रकार के होते हैं।

कठोर-लचीला कम्पोजिट पीसीबी

यह एक सामान्य ब्लाइंड और दबे हुए वाया के साथ कठोर और लचीले बोर्डों का संयोजन है। ब्लाइंड वाया बोर्ड में घुसे बिना दो परतों को जोड़ता है। दूसरी ओर, दबे हुए वाया का उपयोग ऑगमेंट सर्किट और ट्रेस रूटिंग के लिए किया जाता है। कम्पोजिट पीसीबी में उच्च घनत्व वाले डिज़ाइन होते हैं। 

कठोर-लचीला पीसीबी

कठोर और लचीले दोनों तरह के बोर्ड अलग-अलग बनाए जाते हैं और फिर एक साथ लेमिनेट किए जाते हैं। इसके परिणामस्वरूप उच्च प्रदर्शन वाले उन्नत बोर्ड बनते हैं जो छोटे डिज़ाइन स्थानों में फिट हो सकते हैं। 

कठोर-लचीले पीसीबी के मुख्य अनुप्रयोग चिकित्सा उपकरण, टीवी और प्रकाश व्यवस्था हैं। उनके उच्च तापमान प्रतिरोध और झुकने की क्षमता के कारण, कठोर-लचीले सर्किट लंबे समय तक चलने वाले उच्च-अंत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों के लिए आदर्श हैं। 

कठोर-लचीले पीसीबी के लिए डिजाइन संबंधी विचार

रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी की डिज़ाइन आवश्यकताएँ थोड़ी जटिल हैं। विश्वसनीय सर्किट घटकों को डिज़ाइन करने में आपकी मदद करने के लिए यहाँ कुछ महत्वपूर्ण बातें दी गई हैं: 

• लेयर स्टैकअप

विश्वसनीय झुकने और कामकाज सुनिश्चित करने के लिए कठोर और लचीली दोनों परतों के साथ पर्याप्त परत स्टैकअप होना चाहिए। यदि अधिक लचीली परतें हैं, तो सर्किट में मजबूत संरचना नहीं होगी। 

यदि कठोर परतें बढ़ती हैं, तो PCB मोटा होगा। सही कठोर और लचीली परतों की उपस्थिति सर्किट को एक मजबूत संरचना प्रदान करती है जब इसे अद्वितीय डिज़ाइन आकृतियों में मोड़ा जाता है। 

मजबूत परतों को प्रबलित लेमिनेट या FR-4 का उपयोग करके बनाया जा सकता है। सर्किट के लचीले क्षेत्रों में डाइइलेक्ट्रिक सामग्रियों का उपयोग किया जाता है जिन्हें अलग-अलग आकृतियों में मोड़ा जा सकता है। 

एक उन्नत चिपकने वाले पदार्थ को इन दो परतों को एक संरचना में मिलाना चाहिए। ध्यान दें कि प्रतिबाधा नियंत्रण और स्थिरता जोड़ने के लिए इन परतों का संतुलन आवश्यक है।

• मुड़ी हुई बहिः प्रकोष्ठिका

न्यूनतम मोड़ त्रिज्या से अधिक न जाने पर सावधानीपूर्वक ध्यान दिया जाना चाहिए। यदि मोड़ त्रिज्या कम है, तो इससे तांबे का फ्रैक्चरिंग और घटक क्षति हो सकती है। इसके अलावा, यह परतों को अलग कर सकता है, जिससे पीसीबी बेकार हो सकता है। 

फ्लेक्स-रिजिड पीसीबी बनाने के लिए, आम तौर पर 3 मिमी से 10 मिमी की बेंड त्रिज्या का उपयोग किया जाता है। बेंड त्रिज्या को अलग-अलग तांबे की मोटाई का उपयोग करके, अधिक लचीली सामग्री जोड़कर और स्टैकअप डिज़ाइन को बदलकर समायोजित किया जा सकता है। 

• कठोर-से-लचीले संक्रमण

क्रमिक संक्रमण ज्यामिति और कुंडलाकार छल्ले जैसे कई कारक कठोर-से-लचीले कनेक्शन को प्रभावित कर सकते हैं। यदि कनेक्शन सावधानी से नहीं किए जाते हैं, तो पीसीबी टूट जाएगा या काम करना बंद कर देगा। 

इससे बचने के लिए, सामग्री के ढेर से बचने के लिए संक्रमण के पास तांबे का उपयोग कम करें। तीव्र कोणों का उपयोग न करें और आसान संक्रमण के लिए कोनों को धीरे-धीरे पतला करें। 

• घटक का स्थानन

लचीली परतों में कोई घटक नहीं जोड़ा जा सकता क्योंकि वे केवल अनुरूपता और गति का समर्थन करते हैं। इसलिए, सर्किट घटकों को कठोर खंडों में रखा जाना चाहिए। इसके अलावा, यह सुनिश्चित करने के लिए ओवरलैपिंग से बचना चाहिए कि लचीले खंड स्वतंत्र रूप से मुड़े जा सकें। 

यह कनेक्टर्स से तनाव को भी दूर करेगा। ध्यान रखने वाली एक और बात यह है कि कठोर और लचीले सेक्शन संक्रमणों के आसपास घटक प्लेसमेंट से बचना चाहिए। थर्मली एडजस्टिंग घटकों पर ध्यान दें और पर्याप्त तांबा क्षेत्र प्रदान करें। 

• मार्ग

पीसीबी को टूटने और छीलने से बचाने के लिए रूटिंग को न्यूट्रल अक्ष के साथ किया जाना चाहिए। संक्रमण के दौरान तीव्र कोणों से बचें। तांबे के घनत्व पर ध्यान दें, क्योंकि यह कुछ खंडों में गर्मी अपव्यय की कमी के कारण सर्किट को गर्म कर सकता है। लचीलेपन का समर्थन करने के लिए व्यापक निशान का उपयोग करें और उन्हें उचित रूप से स्थान दें। 

कठोर-लचीला पीसीबी असेंबली

कठोर-फ्लेक्स पीसीबी असेंबली के लिए निम्नलिखित चरणों का पालन किया जाता है:

• सामग्री तैयारी

पहला कदम निर्माण से पहले कॉपर-क्लैड लेमिनेट को साफ करना है। इसके बाद, प्रीप्रेग, पॉलीमाइड, कवरले और स्टिफ़नर को आवश्यकतानुसार काटा जाता है। 

• इनर फ्लेक्स कोर

फ्लेक्स बोर्ड में एक लचीला आंतरिक कोर होगा जिसे पॉलीमाइड (पीआई) का उपयोग करके और पतली तांबे की पन्नी में लपेटकर बनाया जा सकता है। इसके अलावा, दो से अधिक फ्लेक्स परतों को जोड़ने पर तांबे की पन्नी को लेमिनेट किया जाता है।

• फ्लेक्स कोर सर्किट बनाना

लेमिनेशन के बाद, फ्लेक्स कोर सर्किट को कॉपर फॉयल से बनाया जाता है, जिस पर UV विकिरण को रोकने के लिए फोटोरेसिस्ट की कोटिंग की जाती है। फॉयल पर PCB कनेक्शन बनाने के लिए एक गैर-पारदर्शी फिल्म का उपयोग किया जाता है। सर्किट पैटर्न की सुरक्षा के लिए इस फिल्म को UV प्रकाश में ठीक किया जाता है। 

अंतिम चरण है बिना उपचारित फोटोरेसिस्ट को धोना और उजागर तांबे को NaOH के घोल में भिगोना। इससे अतिरिक्त तांबा घुल जाएगा, और आंतरिक कोर में तांबे के सर्किट अधिक प्रमुख हो जाएंगे।

• सर्किट लेमिनेशन

जब दो से ज़्यादा रिजिड-फ्लेक्स लेयर्स हों, तो वैकल्पिक कॉपर फ़ॉइल और PI लेयर्स को लैमिनेट किया जाता है। किसी भी सर्किट को जोड़ने से पहले लैमिनेशन किया जाता है। इसके अलावा, कॉपर का इस्तेमाल टिन के साथ सर्किट को इलेक्ट्रोलेट करने के लिए किया जाता है। 

किसी भी अतिरिक्त सामग्री को NaOh बाथ में घोल दिया जाता है, जिससे केवल इलेक्ट्रोप्लेटेड तांबे के निशान रह जाते हैं। अगला चरण लेजर का उपयोग करके प्लेटों में छेद करना है। पीसीबी की फ्लेक्स परतों को पूरा करने के लिए कवरले को लैमिनेट किया जाता है।

कठोर अनुभाग सर्किट, ड्रिलिंग और लेमिनेशन

पीसीबी के कठोर भाग को बारी-बारी से प्रीप्रेग परतों और तांबे की पन्नी के साथ लेमिनेट किया जाता है। कठोर भागों पर सर्किट के साथ बोर्ड में छेद जोड़े जाते हैं। आप HDI PCB बनाने के लिए लेजर का उपयोग कर सकते हैं। 

• अतिरिक्त सामग्री काटें

लेजर का उपयोग करके अतिरिक्त प्रीप्रेग को काट दें ताकि वह भाग उजागर हो जाए।

• पीसीबी की कार्यप्रणाली का परीक्षण करें

कुछ सामान्य पीसीबी परीक्षण में प्रतिबाधा जांच, झुकने और थर्मल प्रदर्शन शामिल हैं। ये परीक्षण पीसीबी पर सिल्कस्क्रीन और सतह खत्म जोड़ने के बाद किए जाते हैं। छेद, कनेक्शन और यांत्रिक प्रतिरोध की गुणवत्ता की भी जांच करें।

बहुपरत कठोर-लचीले सर्किट के लाभ

बहुपरत कठोर-लचीले पीसीबी के कई लाभ हैं, जिनमें शामिल हैं: 

• बेहतर कार्यक्षमता

मल्टीलेयर सर्किट में सर्किट असेंबली घनत्व अधिक होता है, जो बेहतर कार्यक्षमता प्रदान करता है। यह परतों के कारण क्षमता और सिग्नल की गति को बढ़ाता है, यहां तक कि छोटे आकार के PCB में भी। 

• असेंबली में त्रुटियों में कमी

चूंकि पीसीबी परत का उत्पादन मशीनों द्वारा स्वचालित है, इसलिए मानवीय त्रुटि की संभावना कम है। कई हाथ से बनाए गए तारों में ये त्रुटियाँ होती हैं और इनके कारण काम करने में विफलता होती है। स्वचालित असेंबली कनेक्शन के लिए सही रूटिंग और वाया सुनिश्चित करती है।

• खरीदने की सामर्थ्य

विनिर्माण में मैनुअल श्रम की आवश्यकता नहीं होती, जिससे अलग-अलग सोल्डरिंग, रैपिंग या रूटिंग की लागत कम हो जाती है। इसके अलावा, स्वचालन के कारण उत्पादन की मात्रा में वृद्धि से थोक ऑर्डर सस्ते हो जाते हैं।

• लचीला डिजाइन और स्थापना

मल्टीलेयर थ्री-डायमेंशनल डिज़ाइन डिज़ाइन करने की आज़ादी देता है। उन्नत डिज़ाइन के साथ, मल्टीलेयर रिजिड-फ्लेक्स पीसीबी भारी भार और रासायनिक परिवर्तनों के तहत बेहतर ढंग से काम करने और कठोर मौसम का सामना करने में सक्षम हैं।

एक और प्लस पॉइंट है लचीला इंस्टॉलेशन, क्योंकि बेहतर इलेक्ट्रॉनिक मूवमेंट और फ़ंक्शन प्राप्त करने के लिए बेंडेबल सर्किट को कहीं भी एडजस्ट किया जा सकता है। साथ ही, इन सर्किट का उच्च घनत्व कई सुविधाएँ जोड़ने के लिए अधिक स्थान देता है।

• बेहतर गर्मी अपव्यय

मल्टीलेयर डिज़ाइन वाले कठोर-फ्लेक्स पीसीबी में बेहतर प्रवाह होता है। नतीजतन, वे गर्मी को बेहतर ढंग से फैलाने में सक्षम होते हैं। इसके अलावा, बेहतर वायु प्रवाह कम समग्र परिचालन तापमान सुनिश्चित करता है। बढ़ी हुई सतह/आयतन अनुपात भी सर्किट के जीवन चक्र को बढ़ाता है।

• लाइटवेट

मल्टीलेयर रिजिड-फ्लेक्स सर्किट पतले डाइइलेक्ट्रिक सब्सट्रेट का उपयोग करके बनाए जाते हैं। इसलिए, वे मजबूत संरचनाओं के साथ अधिक लचीले होते हैं। उनका छोटा आकार छोटे इलेक्ट्रॉनिक्स की असेंबली को आसान बनाता है। 

• टिकाऊ 

कठोर-लचीले सर्किट में कम अंतर्संबंध स्थायित्व को बेहतर बनाते हैं। ये सर्किट काम करना बंद करने से पहले 500 मिलियन बार तक लचीले हो सकते हैं। भले ही थर्मल स्थितियां चरम पर हों, फिर भी वे सामान्य रूप से काम करेंगे। 

कठोर-लचीले पीसीबी के अनुप्रयोग

रिगिड-फ्लेक्स सर्किट कम निर्माण लागत पर विश्वसनीय प्रदर्शन करते हैं। इनका उपयोग विभिन्न उच्च तकनीक वाले उपकरणों, जैसे एयरोस्पेस प्रौद्योगिकी में किया जाता है। रिगिड-फ्लेक्स सर्किट का उपयोग सरल प्रकाश व्यवस्था में भी किया जाता है ताकि उन्हें लंबे समय तक चलने वाला बनाया जा सके। 

उनके औद्योगिक अनुप्रयोगों में रेडियोफ्रीक्वेंसी डिवाइस या सैन्य संचार उपकरण शामिल हैं जिनके लिए उच्च-गुणवत्ता वाले संकेतों की आवश्यकता होती है। वे बिना क्षतिग्रस्त हुए उच्च-झटका प्रभाव वाले उपकरणों के लिए आदर्श हैं। 

इसकी लचीली प्रकृति के कारण, इनका उपयोग स्वास्थ्य निगरानी पहनने योग्य उपकरणों जैसे चिकित्सा उपकरणों में किया जाता है। एक्स-रे मशीन, हार्ट मॉनिटर और कैट स्कैन डिवाइस जैसे कुछ उच्च तकनीक वाले उपकरण कठोर-लचीले पीसीबी का उपयोग करते हैं। 

ईकॉमर्स विभागों के लिए शिपमेंट ट्रैकिंग और स्कैनिंग एक और महत्वपूर्ण अनुप्रयोग है। यह काम को आसान और तेज़ बनाता है। 

निष्कर्ष 

मल्टीलेयर रिजिड-फ्लेक्स PCB बहुमुखी डिजिटल सर्किट हैं जिनका उपयोग रेडियोफ्रीक्वेंसी, हाई-स्पीड संचार और माइक्रोवेव सिस्टम में किया जाता है। रिजिड-फ्लेक्स PCB हल्के और कॉम्पैक्ट होने के साथ-साथ बेहतर सिग्नल क्वालिटी प्रदान करते हैं। इन सर्किट को डिज़ाइन करते समय, सामग्री, बेंड रेडियस और आंतरिक घटक प्लेसमेंट पर विचार करें। बेहतरीन डिज़ाइन लचीलेपन के साथ प्रीमियम गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए किसी पेशेवर PCB निर्माता के साथ साझेदारी करें।