2025-08-29
जैसे जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स चरम लघुकरण और उच्च प्रदर्शन की ओर बढ़ता है 100Gbps डेटा सेंटर ट्रांससीवर, उपग्रह संचार प्रणाली,पारंपरिक 12 या 20 परतों वाले पीसीबी अपनी सीमा तक पहुँच रहे हैं।. इन उन्नत उपकरणों को पीसीबी की आवश्यकता होती है जो अधिक घटकों को पैक करते हैं, तेजी से संकेतों का समर्थन करते हैं, और कठोर वातावरण में विश्वसनीय रूप से काम करते हैं। अंधे और दफन बीयर्स के साथ 32-परत बहुपरत पीसीबी दर्ज करेंःएक विशेष समाधान जो सिग्नल हानि और परजीवी हस्तक्षेप को कम करते हुए 20-परत बोर्डों की तुलना में 40% अधिक घटक घनत्व प्रदान करता है.
अन्धे और दफन बीआईएएस 32 परत पीसीबी प्रदर्शन का रहस्य हैं। छेद बीआईएएस के विपरीत (जो सभी परतों को छेदते हैं, अंतरिक्ष बर्बाद करते हैं और शोर जोड़ते हैं), अंधे बीआईएएस बाहरी परतों को आंतरिक परतों से जोड़ते हैं,और दफन वायस केवल आंतरिक परतों को जोड़ते हैंयह डिजाइन अनावश्यक धातु को समाप्त करता है, सिग्नल पथ की लंबाई को 30% तक कम करता है और अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए महत्वपूर्ण अति घने लेआउट को सक्षम करता है।
यह मार्गदर्शिका अंधे / दफन बीआईएएस के साथ 32-परत पीसीबी के पीछे की तकनीक, उनकी विनिर्माण प्रक्रिया, प्रमुख फायदे और उन उच्च अंत उद्योगों में गोता लगाती है जो उन पर निर्भर हैं।चाहे आप एयरोस्पेस हार्डवेयर या डेटा सेंटर बुनियादी ढांचे का डिजाइन कर रहे हों, इन पीसीबी को समझने से आपको प्रदर्शन और घनत्व के नए स्तरों को अनलॉक करने में मदद मिलेगी।
महत्वपूर्ण बातें
1.32 परतों वाले पीसीबी में अंधा/दफनाया हुआ व्यास होता है, जो 20 परतों वाले पीसीबी की तुलना में प्रति वर्ग इंच में 1,680 घटकों की 40% अधिक घनत्व प्राप्त करता है, जो उपग्रह और चिकित्सा उपकरणों के लिए लघुकरण की अनुमति देता है।
2.अंधे व्यास (45 ¢ 100μm व्यास) और दफन व्यास (60 ¢ 150μm व्यास) 100Gbps + सिग्नल अखंडता के लिए महत्वपूर्ण छेद के माध्यम से व्यास की तुलना में 60% द्वारा परजीवी प्रेरण को कम करते हैं।
332-परत पीसीबी के निर्माण के लिए क्रमिक टुकड़े टुकड़े और लेजर ड्रिलिंग (± 5μm सटीकता) की आवश्यकता होती है, जिसमें शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए परत संरेखण सहिष्णुता ± 3μm तक होती है।
4मुख्य चुनौतियों में परतों का गलत संरेखण (प्रोटोटाइप विफलताओं का 25% कारण) और भरने (खाली जगहों से 20%) के माध्यम से समाधान शामिल हैं।
5उच्च अंत अनुप्रयोग (एयरोस्पेस, चिकित्सा, डेटा केंद्र) 100Gbps संकेतों, 800V बिजली और चरम तापमान (-55 °C से 150 °C) को संभालने की क्षमता के लिए 32-परत पीसीबी पर निर्भर करते हैं।
मूल अवधारणाएंः 32-परत पीसीबी और अंधा/दफनाया हुआ विआस
विनिर्माण या अनुप्रयोगों का पता लगाने से पहले, बुनियादी शर्तों को परिभाषित करना और यह समझाना महत्वपूर्ण है कि 32-परत पीसीबी अंधे और दफन वायस पर क्यों निर्भर करते हैं।
32 परत बहुपरत पीसीबी क्या है?
32-परत पीसीबी एक उच्च घनत्व सर्किट बोर्ड है जो 32 परिवर्तनीय प्रवाहकीय तांबे (सिग्नल, पावर, ग्राउंड) और इन्सुलेटिंग डाईलेक्ट्रिक (सब्सट्रेट, प्रीपेग) की परतों से बना है।निचली परत वाले पीसीबी के विपरीत (12-20 परतें), 32 परतों के डिजाइनः
1एक-चरण वाले लेमिनेशन के स्थान पर अनुक्रमिक लेमिनेशन का प्रयोग करें (बोर्ड को 2~4 परतों में बनाकर उन्हें बाँधें) जिससे परतों के संरेखण पर अधिक नियंत्रण हो सके।
2.उच्च शक्ति (800V EV) और उच्च गति (100Gbps) प्रणालियों के लिए महत्वपूर्ण वोल्टेज को स्थिर करने और शोर को कम करने के लिए समर्पित पावर/ग्राउंड प्लेन (आमतौर पर 810 प्लेन) को शामिल करें।
3घनत्व का त्याग किए बिना परतों को जोड़ने के लिए उन्नत ड्रिलिंग (ब्लाइंड वायस के लिए लेजर, दफन वायस के लिए सटीक यांत्रिक) की आवश्यकता होती है।
32-परत पीसीबी हर अनुप्रयोग के लिए अतिशयोक्ति नहीं है, वे उन डिजाइनों के लिए आरक्षित हैं जहां घनत्व, गति और विश्वसनीयता पर बातचीत नहीं की जाती है। उदाहरण के लिए,एक उपग्रह के संचार मॉड्यूल को 60 से अधिक घटकों (ट्रांससीवर) को फिट करने के लिए 32 परतों की आवश्यकता होती है।, फिल्टर, एम्पलीफायर) एक पाठ्यपुस्तक से बड़ी जगह में नहीं।
अंधे और दफन वायसः 32 परतों वाले पीसीबी उनके बिना क्यों नहीं रह सकते
Through-hole vias (which pass through all 32 layers) are impractical for high-density designs—they occupy 3x more space than blind/buried vias and introduce parasitic inductance that degrades high-speed signalsयह है कि कैसे अंधे और दफन वायस इन मुद्दों को हल करते हैंः
| प्रकार के माध्यम से | परिभाषा | व्यास सीमा | सिग्नल पथ प्रभाव | के लिए सर्वश्रेष्ठ |
|---|---|---|---|---|
| अंधा रास्ता | बाहरी परत को आंतरिक परतों से जोड़ता है (पूरे बोर्ड को छेदता नहीं है) | 45 ‰ 100 μm | 40% तक पथ की लंबाई को कम करता है | बाहरी घटकों (जैसे, 0.4 मिमी पिच बीजीए) को आंतरिक सिग्नल परतों से जोड़ना |
| दफनाया गया | अंदर की परतों को जोड़ता है (बाहरी परतों के संपर्क में नहीं) | 60 ¢ 150 μm | बाहरी परत के हस्तक्षेप को समाप्त करता है | उच्च-गति आंतरिक परत संकेत (जैसे, 100Gbps अंतर जोड़े) |
| छेद के माध्यम से | सभी परतों को जोड़ता है (पूरे बोर्ड को छेदता है) | 200 ‰ 500 μm | परजीवी प्रेरकता 1 ¢ 2 एनएच जोड़ता है | कम घनत्व वाले, कम गति वाले डिजाइन (≤25Gbps) |
महत्वपूर्ण लाभः अंधा/दफन किए गए वायस का उपयोग करने वाला 32-परत पीसीबी, छेद-दर-छेद वाले वायस की तुलना में 40% अधिक घटकों को फिट कर सकता है। उदाहरण के लिए, 100 मिमी × 100 मिमी 32-परत बोर्ड में ~1,680 घटकों बनाम 1,200 के साथ छेद के साथ.
क्यों 32 परतें? हाई-एंड डिजाइन के लिए सबसे अच्छा स्थान
32 परतें घनत्व, प्रदर्शन और विनिर्माण क्षमता के बीच संतुलन बनाती हैं। कम परतें (20 या उससे कम) 100Gbps/800V प्रणालियों के लिए आवश्यक पावर प्लेन या सिग्नल पथों का समर्थन नहीं कर सकती हैं।जबकि अधिक परतें (40+) अत्यधिक महंगी हो जाती हैं और लैमिनेशन विफलताओं के लिए प्रवण होती हैं.
| परतों की संख्या | घटक घनत्व (घनकों/in2) | अधिकतम संकेत गति | थर्मल प्रतिरोध (°C/W) | सापेक्ष लागत | विनिर्माण उपज |
|---|---|---|---|---|---|
| 12 परतें | 800 | 25Gbps | 1.2 | 1x | 98% |
| 20 परत | 1200 | 50Gbps | 0.8 | 2.2x | 95% |
| 32-स्तर | 1680 | 100Gbps | 0.5 | 3.5x | ९०% |
| 40-स्तर | 2000 | 120 जीबीपीएस | 0.4 | 5x | ८२% |
डाटा पॉइंटः आईपीसी (एसोसिएशन कनेक्टिंग इलेक्ट्रॉनिक्स इंडस्ट्रीज) के आंकड़ों के अनुसार,32 परत वाले पीसीबी उच्च घनत्व वाले पीसीबी शिपमेंट का 12% हैं जो 2020 में 5% से बढ़कर डेटा सेंटर और एयरोस्पेस से मांग के कारण हैं.
अंधा और दफन विआस के साथ 32-परत पीसीबी के निर्माण प्रक्रिया
32-परत पीसीबी का निर्माण एक परिशुद्धता-संचालित प्रक्रिया है जिसमें 10+ चरणों की आवश्यकता होती है, जिनमें से प्रत्येक में तंग सहिष्णुता होती है। यहां तक कि ±5μm असंतुलन बोर्ड को बेकार बना सकता है।नीचे कार्यप्रवाह का विस्तृत विवरण है:
चरण 1: स्टैक-अप डिजाइन ️ सफलता की नींव
स्टैक-अप (परत क्रम) सिग्नल अखंडता, थर्मल प्रदर्शन, और प्लेसमेंट के माध्यम से निर्धारित करता है। ब्लाइंड / दफन बीआईएएस के साथ 32-परत पीसीबी के लिए, एक विशिष्ट स्टैक-अप में शामिल हैंः
a.बाहरी परतें (1, 32): सिग्नल परतें (25/25μm निशान चौड़ाई/अंतर) आंतरिक परतों के लिए अन्धे माध्यमों के साथ 2 ̊5.
आंतरिक सिग्नल परतें (28°, 25°, 31°): उच्च गति पथ (100Gbps अंतर जोड़े) जिसमें 6°10° और 22°26° परतों को जोड़ने वाले छिपे हुए मार्ग होते हैं।
b.Power/Ground Planes (9 ¢12, 19 ¢22): 800V बिजली वितरण और शोर में कमी के लिए 2 औंस तांबे के विमान (70μm) ।
c. बफर लेयर्स (13 ¢ 18): पावर और सिग्नल लेयर्स को अलग करने के लिए डाईलेक्ट्रिक लेयर्स (उच्च-Tg FR4, 0.1 मिमी मोटी) ।
d.सर्वश्रेष्ठ अभ्यासः 100Gbps संकेतों के लिए 50% तक क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए प्रत्येक सिग्नल परत को एक आसन्न ग्राउंड प्लेन के साथ जोड़ें।ईएमआई को कम करने के लिए एक स्ट्रैपलाइन कॉन्फ़िगरेशन (दो ग्राउंड प्लेन के बीच सिग्नल लेयर) का उपयोग करें.
चरण 2: सब्सट्रेट और सामग्री का चयन
32-परत पीसीबी के लिए ऐसी सामग्री की आवश्यकता होती है जो क्रमिक लेमिनेशन गर्मी (180 डिग्री सेल्सियस) का सामना करती है और तापमान में उतार-चढ़ाव के बावजूद स्थिरता बनाए रखती है। प्रमुख सामग्रियों में शामिल हैंः
| सामग्री का प्रकार | विनिर्देश | उद्देश्य |
|---|---|---|
| सब्सट्रेट | उच्च-Tg FR4 (Tg ≥170°C) या Rogers RO4350 | कठोरता, इन्सुलेशन, कम संकेत हानि |
| तांबे की पन्नी | सिग्नल के लिए 1 औंस (35μm), पावर प्लेन के लिए 2 औंस (70μm) | चालकता, वर्तमान क्षमता (2 औंस के लिए 30A +) |
| प्रीप्रिग | FR4 प्रीपेग (Tg 180°C) या रोजर्स 4450F | टुकड़े टुकड़े करने के दौरान बंधन |
| सोल्डर मास्क | उच्च तापमान एलपीआई (टीजी ≥150°C) | संक्षारण संरक्षण, सोल्डर ब्रिज की रोकथाम |
महत्वपूर्ण विकल्पः उच्च आवृत्ति डिजाइन (60GHz+) के लिए, FR4 के बजाय Rogers RO4350 (Dk = 3.48) का उपयोग करें। यह 100Gbps पर सिग्नल हानि को 30% तक कम करता है।
चरण 3: अनुक्रमिक टुकड़े टुकड़े करना
12-परत पीसीबी के विपरीत (एक चरण में टुकड़े टुकड़े किए गए), 32-परत बोर्ड संरेखण सुनिश्चित करने के लिए क्रमिक टुकड़े टुकड़े का उपयोग करते हैंः
a.उप-स्टैक निर्माणः 4 ′′8 उप-स्टैक (प्रत्येक 4 ′′8 परतें) के साथ आंतरिक संकेत/शक्ति परतों और दफन वाया के साथ निर्माण करें।
b.पहली लेमिनेशनः 90 मिनट के लिए प्रीपेग और वैक्यूम प्रेस (180°C, 400 psi) का उपयोग करके बॉन्ड सब-स्टैक।
ड्रिलिंग और प्लेटिंगः आंशिक रूप से लेमिनेट बोर्ड की बाहरी परतों में अंधेरे वायस ड्रिल करें, फिर उप-स्टैक को जोड़ने के लिए इलेक्ट्रोप्लेट तांबा।
d.अंतिम लेमिनेशनः बाहरी सिग्नल परतें जोड़ें और 32 परतों की संरचना को पूरा करने के लिए एक दूसरा लेमिनेशन करें।
संरेखण सहिष्णुता: प्रत्येक सब-स्टैक पर विश्वासपात्र चिह्नों के साथ ऑप्टिकल संरेखण प्रणालियों का उपयोग करें ताकि परतों के बीच शॉर्ट सर्किट से बचने के लिए ±3μm संरेखण प्राप्त किया जा सके।
चौथा चरण: अंधे और दफनाए हुए मार्गों का ड्रिलिंग
ड्रिलिंग 32 परत पीसीबी के लिए तकनीकी रूप से सबसे चुनौतीपूर्ण कदम है। प्रकार के आधार पर दो तरीकों का उपयोग किया जाता हैः
| प्रकार के माध्यम से | ड्रिलिंग विधि | सटीकता | गति | मुख्य चुनौती | समाधान |
|---|---|---|---|---|---|
| अंधा रास्ता | यूवी लेजर ड्रिलिंग | ±5μm | 100 छेद/सेकंड | गहराई को नियंत्रित करना (आंतरिक परतों को छिद्रित करने से बचाता है) | 0.1 मिमी (आंतरिक परत 5) पर ड्रिलिंग रोकने के लिए गहराई सेंसर लेजर का उपयोग करें |
| दफनाया गया | सटीक यांत्रिक ड्रिलिंग | ±10μm | 50 छेद/सेकंड | बुर गठन (छोटी आंतरिक परतें) | हीरे के सिर वाले ड्रिल का प्रयोग करें और ड्रिल के बाद डबरिंग करें |
डेटा पॉइंटः अंधेरे बीआईए के लिए लेजर ड्रिलिंग मैकेनिकल ड्रिलिंग के मुकाबले 40% तक दोष दर को कम करती है, जो 32-परत पीसीबी के लिए महत्वपूर्ण है, जहां एक ही खराब बीआईए पूरे बोर्ड को बर्बाद कर देता है।
चरण 5: तांबे की चटाई और भरने के माध्यम से
32 परतों के पीसीबी के लिए:
a.De-smearing: कपर चिपकने सुनिश्चित करने के लिए permanganate समाधान का उपयोग करके दीवारों के माध्यम से epoxy अवशेष को हटा दें।
b.Electroless Copper Plating: एक प्रवाहकीय आधार बनाने के लिए एक पतली तांबे की परत (0.5μm) जमा करें।
c.इलेक्ट्रोप्लाटिंगः एसिड कॉपर सल्फेट का उपयोग वायस (15 ¢ 20μm) को मोटा करने और संकेत हानि से बचने के लिए 95% भरने की दर के लक्ष्य को पूरा करने के लिए किया जाता है।
d.Planarization: बोर्ड की सतह को पीसकर अतिरिक्त तांबे को हटा दें, ताकि घटक को रखने के लिए समतलता सुनिश्चित हो सके।
गुणवत्ता की जाँचः भरने की दर के माध्यम से सत्यापित करने के लिए एक्स-रे निरीक्षण का उपयोग करें> 5% वैक्यूम 10% तक चालकता को कम करते हैं और थर्मल प्रतिरोध को बढ़ाते हैं।
चरण 6: उत्कीर्णन, सोल्डर मास्क और अंतिम परीक्षण
अंतिम चरण यह सुनिश्चित करते हैं कि पीसीबी प्रदर्शन और विश्वसनीयता मानकों को पूरा करता हैः
a.एचिंगः 25/25μm सिग्नल के निशान बनाने के लिए रासायनिक ईचिंग (अमोनियम पर्सुल्फेट) का उपयोग करें ∙ स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण (AOI) निशान की चौड़ाई को सत्यापित करता है।
b.सोल्डर मास्क आवेदनः उच्च तापमान एलपीआई सोल्डर मास्क लागू करें और घटक सोल्डरिंग के लिए उजागर यूवी लाइट के साथ इलाज करें।
c.परीक्षणः
एक्स-रे निरीक्षणः आंतरिक परत शॉर्ट्स और भरने के माध्यम से जाँच करें।
फ्लाइंग प्रोब परीक्षणः सभी 32 परतों में विद्युत निरंतरता सत्यापित करें।
थर्मल साइक्लिंगः एयरोस्पेस/ऑटोमोबाइल उपयोग के लिए -55°C से 150°C (1,000 चक्र) पर परीक्षण प्रदर्शन।
ब्लाइंड और ब्रीडेड वाय के साथ 32-लेयर पीसीबी के तकनीकी फायदे
ब्लाइंड/बोरेड वायस वाले 32-लेयर पीसीबी तीन महत्वपूर्ण क्षेत्रों में निचली परत के डिजाइनों से बेहतर प्रदर्शन करते हैंः घनत्व, सिग्नल अखंडता और थर्मल प्रबंधन।
1. 40% अधिक घटक घनत्व
अंधा/दफनाया हुआ वाइस, छेद के माध्यम से खोए हुए स्थान को समाप्त करता है, जिससेः
a.छोटे आकार के कारक: उपग्रह ट्रांससीवर के लिए 32-परत पीसीबी 100 मिमी × 100 मिमी फुटप्रिंट में फिट बैठता है।
बी.अधिक घटकः 1680 घटक प्रति वर्ग इंच बनाम 1200 20 परत पीसीबी के लिए ∙ एक चिकित्सा इमेजिंग डिवाइस में 60+ उच्च गति आईसी फिट करने के लिए पर्याप्त।
उदाहरण: एक डाटा सेंटर 100Gbps ट्रांससीवर एक 32 परत पीसीबी का उपयोग करता है 4 × 25Gbps चैनलों फिट करने के लिए, एक घड़ी जनरेटर,और 80mm×80mm के स्थान में ईएमआई फ़िल्टर कुछ एक 20 परत बोर्ड प्रदर्शन का त्याग किए बिना प्राप्त नहीं कर सकते.
2100Gbps+ डिजाइन के लिए बेहतर सिग्नल अखंडता
उच्च गति वाले संकेत (100Gbps+) परजीवी प्रेरण के प्रति संवेदनशील होते हैं और ईएमआई के कारण उत्पन्न होते हैं।
a. कम परजीवी प्रेरणः अंधेरे माध्यमों में 0.3 ¢ 0.5 एनएच बनाम 1 ¢ 2 एनएच जोड़कर 30% के माध्यम से छेद काटने के संकेत परावर्तन के लिए।
b.नियंत्रित प्रतिबाधाः स्ट्रिलाइन कॉन्फ़िगरेशन (जमीनी विमानों के बीच संकेत) ± 5% सहिष्णुता के साथ 50Ω (एकल-अंत) और 100Ω (अंतर) प्रतिबाधा बनाए रखता है।
c.कम ईएमआईः समर्पित ग्राउंड प्लेन और अंधा/दफन वाया विकिरित उत्सर्जन को 45% तक कम करते हैं, जो एफसीसी क्लास बी मानकों को पूरा करने के लिए महत्वपूर्ण है।
परीक्षण परिणामः अंधा/दफनाए गए व्यास के साथ एक 32-परत पीसीबी 10 सेमी के निशानों पर केवल 0.8dB हानि के साथ 100Gbps संकेत प्रसारित करता है।
3थर्मल प्रबंधन में सुधार
32 परतों वाले पीसीबी में 810 तांबे के पावर/ग्राउंड प्लेन होते हैं, जो अंतर्निहित गर्मी फैलाव के रूप में कार्य करते हैंः
a.कम थर्मल प्रतिरोधः 0.5°C/W बनाम 0.8°C/W 20 परतों वाले पीसीबी के लिए उच्च-शक्ति प्रणालियों में घटक तापमान को 20°C तक कम करना।
b. हीट डिस्ट्रीब्यूशन: तांबे के विमान गर्म घटकों (जैसे, 800V EV इन्वर्टर आईसी) से पूरे बोर्ड में गर्मी फैलाते हैं, हॉटस्पॉट से बचते हैं।
केस स्टडीः एक ईवी के उच्च शक्ति वाले इन्वर्टर में 32-परत पीसीबी 20 परत बोर्ड के लिए 85 °C बनाम 105 °C पर आईजीबीटी जंक्शन तापमान रखता है।यह IGBT जीवनकाल को 2 गुना बढ़ाता है और शीतलन प्रणाली की लागत को प्रति इकाई $ 15 तक कम करता है.
मुख्य विनिर्माण चुनौतियां और समाधान
अंधा/दफनाए हुए बीआईए के साथ 32-परत पीसीबी बाधाओं के बिना नहीं हैं, भरने के माध्यम से परत संरेखण और लागत सबसे बड़े दर्द बिंदु हैं। नीचे सिद्ध समाधान दिए गए हैंः
1. परत गलत संरेखण (25% प्रोटोटाइप विफलता)
a.Challenge: sub-stacks के बीच ±5μm की असंगति भी आंतरिक परतों के बीच शॉर्ट सर्किट का कारण बनती है।
b. समाधानः
प्रत्येक उप-स्टैक पर फ्यूडियल मार्क्स (100μm व्यास) के साथ ऑप्टिकल संरेखण प्रणालियों का उपयोग करना ±3μm सहिष्णुता प्राप्त करता है।
पूर्ण उत्पादन से पहले संरेखण को मान्य करने के लिए प्री-लैमिनेट परीक्षण पैनल स्क्रैप को 30% तक कम करते हैं।
परिणामः ऑप्टिकल संरेखण का उपयोग करने वाले एयरोस्पेस पीसीबी निर्माताओं ने 32 परत वाले बोर्डों के लिए 90% उपज की रिपोर्ट की है जो यांत्रिक संरेखण के साथ 75% से ऊपर है।
2. अंधा/पूर्ति के माध्यम से दफनाया गया (खालीपन चालकता को कम करता है)
a.चुनौतीः भरने के माध्यम से खोखलेपन (यांत्रिक ड्रिलिंग के साथ आम) चालकता को 20% तक कम करते हैं और थर्मल प्रतिरोध को बढ़ाते हैं।
b. समाधानः
95% घनत्व तक व्यास भरने के लिए पल्स करंट (510A/dm2) के साथ तांबे के इलेक्ट्रोप्लेटिंग का प्रयोग करें।
खोखलेपन के निर्माण को रोकने के लिए आर्कनिक additives (जैसे, polyethylene glycol) को plating bath में जोड़ें।
डाटा पॉइंटः तांबे से भरे हुए वायस में 80% कम खोखले होते हैं जो 800V EV सिस्टम के लिए महत्वपूर्ण होते हैं जहां खोखलेपन आर्किंग का कारण बनते हैं।
3उच्च विनिर्माण लागत (3.5 गुना बनाम 20-परत पीसीबी)
a.चुनौतीः अनुक्रमिक लेमिनेशन, लेजर ड्रिलिंग और परीक्षण 20 परत पीसीबी की लागत में 2.5 गुना जोड़ते हैं।
b. समाधानः
बैच उत्पादनः उच्च मात्रा में चलाने (10k+ इकाइयों) प्रति इकाई लागत को 40% तक कम करते हैं।
हाइब्रिड डिजाइनः केवल महत्वपूर्ण खंडों के लिए 32 परतों का उपयोग करें (उदाहरण के लिए, 100Gbps पथ) और गैर-महत्वपूर्ण संकेतों के लिए 20 परतें।
उदाहरण: एक डेटा सेंटर ओईएम जो प्रति माह 50 हजार 32-परत ट्रांससीवर का उत्पादन करता है, बैच उत्पादन के माध्यम से प्रति इकाई लागत को 150 डॉलर से घटाकर 90 डॉलर कर देता है। कुल वार्षिक बचत 3 मिलियन डॉलर है।
4परीक्षण जटिलता (छिपी हुई आंतरिक परत दोष)
a.चुनौतीः एक्स-रे निरीक्षण के बिना आंतरिक परत शॉर्ट्स या खुले सर्किट का पता लगाना मुश्किल है।
b. समाधानः
सभी 32 परतों को स्कैन करने के लिए 3 डी एक्स-रे निरीक्षण का उपयोग करें 10μm के रूप में छोटे दोषों का पता लगाता है।
प्रत्येक बोर्ड पर 5 मिनट में 1,000 से अधिक निरंतरता परीक्षण करने के लिए स्वचालित परीक्षण उपकरण (एटीई) लागू करें।
परिणाम: एटीई परीक्षण समय को 70% तक कम करता है, जबकि मैनुअल जांच बड़ी मात्रा में उत्पादन के लिए महत्वपूर्ण है।
अंधे और दफन किए गए विया के साथ 32-परत पीसीबी के उच्च अंत अनुप्रयोग
अंधा/दफनाए गए वायस वाले 32 परत वाले पीसीबी उन उद्योगों के लिए आरक्षित हैं जहां प्रदर्शन और घनत्व लागत को उचित ठहराते हैं। नीचे सबसे आम उपयोग के मामले दिए गए हैंः
1एयरोस्पेस एवं उपग्रह संचार
a.आवश्यकताः लघु, विकिरण प्रतिरोधी पीसीबी जो 60GHz+ संकेतों और -55°C से 150°C तापमान का समर्थन करते हैं।
b.32-स्तर लाभः
अंधा/दफनाया हुआ वाया एक उपग्रह के 1U (43mm×43mm) चेसिस में 60+ घटकों (ट्रांससीवर, पावर एम्पलीफायर) को फिट करता है।
विकिरण प्रतिरोधी रोजर्स आरओ 4350 सब्सट्रेट और तांबे के विमान अंतरिक्ष विकिरण के 100kRad का सामना करते हैं।
c.उदाहरण: नासा का यूरोपा क्लिपर मिशन अपने संचार मॉड्यूल में 32 परतों के पीसीबी का उपयोग करता है जो 600 मिलियन किमी पर <1% संकेत हानि के साथ 100 एमबीपीएस डेटा पृथ्वी पर वापस भेजता है।
2डाटा सेंटर (100Gbps+ ट्रांससीवर)
a.आवश्यकताः 100Gbps/400Gbps ट्रांससीवरों के लिए उच्च घनत्व वाले पीसीबी जो 1U रैक में फिट होते हैं और सिग्नल हानि को कम करते हैं।
b.32-स्तर लाभः
4×25Gbps चैनल 80mm×80mm फुटप्रिंट में फिट होते हैं जिससे प्रति रैक यूनिट 48 ट्रांससीवर सक्षम होते हैं।
स्ट्रिपलाइन विन्यास और अंधा वायस 100Gbps ईथरनेट के लिए 100Ω अंतर प्रतिबाधा बनाए रखते हैं।
c.बाजार का रुझानः 32 परत वाले पीसीबी डेटा सेंटर ट्रांससीवर पीसीबी का 35% हिस्सा हैं, जो 2022 में 15% से बढ़कर 400 जीबीपीएस की तैनाती के कारण है।
3इलेक्ट्रिक वाहन (800V इन्वर्टर और ADAS)
a.आवश्यकताः उच्च-शक्ति वाले पीसीबी जो 800 वी डीसी, 300 ए धाराओं और हुड के नीचे के तापमान (125 डिग्री सेल्सियस) को संभालते हैं।
b.32-स्तर लाभः
8×10 तांबे के पावर प्लेन 800V को समान रूप से वितरित करते हैं, जो 20-परत पीसीबी के मुकाबले 30% तक वोल्टेज की गिरावट को कम करते हैं।
अंधा वायस बाहरी आईजीबीटी को आंतरिक पावर प्लेन से जोड़ता है जिससे परजीवी प्रेरकता समाप्त हो जाती है जो स्विचिंग हानि का कारण बनती है।
c.उदाहरणः पोर्श के Taycan अपने 800V इन्वर्टर में 32 परतों के पीसीबी का उपयोग करते हैं, चार्जिंग समय को 25% तक कम करते हैं और 20 परतों के डिजाइन की तुलना में रेंज को 10% तक बढ़ाते हैं।
4चिकित्सा उपकरण (सीटी स्कैनर और सर्जिकल रोबोट)
a.आवश्यकताः उच्च-रिज़ॉल्यूशन इमेजिंग और सटीक रोबोट नियंत्रण के लिए कॉम्पैक्ट, कम शोर पीसीबी।
b.32-स्तर लाभः
एक सर्जिकल रोबोट के 150 मिमी × 150 मिमी के हाथ में 50 से अधिक घटक (छवि प्रोसेसर, मोटर नियंत्रक) फिट होते हैं।
कम शोर वाले ग्राउंड प्लेन ईएमआई को 45% तक कम करते हैं जो कि सीटी स्कैनर छवि संकल्प (0.1 मिमी पिक्सेल आकार) के लिए महत्वपूर्ण है।
c. अनुपालनः 32-परत पीसीबी जैव संगतता और नसबंदी के लिए आईएसओ 13485 मानकों को पूरा करते हैं (134°C ऑटोक्लेविंग) ।
ब्लाइंड और ब्रीडेड वाय के साथ 32-लेयर पीसीबी के बारे में अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
Q1: 32-परत पीसीबी के लिए न्यूनतम निशान चौड़ाई/अंतर क्या है?
उत्तरः अधिकांश निर्माता लेजर उत्कीर्णन के साथ 25/25μm (1/1mil) प्राप्त करते हैं। उन्नत प्रक्रियाएं (जैसे, गहरी यूवी लिथोग्राफी) उच्च आवृत्ति डिजाइनों के लिए 20/20μm तक पहुंच सकती हैं, हालांकि यह लागत में 15% जोड़ती है।
Q2: 32 परतों वाले पीसीबी में अंधे/दफनाए गए वायस कितने विश्वसनीय हैं?
A: जब IPC-6012 वर्ग 3 मानकों के अनुसार निर्मित होते हैं, तो अंधे/दफन किए गए वायस 1000+ थर्मल चक्र (-40°C से 125°C तक) के साथ <1% विफलता दर का सामना करते हैं। एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए वे MIL-STD-883H को पूरा करते हैं,10+ वर्षों की विश्वसनीयता सुनिश्चित करना.
Q3: क्या 32 परत वाले पीसीबी लचीले सब्सट्रेट का उपयोग कर सकते हैं?
उत्तरः दुर्लभ रूप से लचीले सब्सट्रेट (पॉलीमाइड) 32 परतों के लिए अनुक्रमिक टुकड़े टुकड़े के साथ संघर्ष करते हैं। अधिकांश 32-परत पीसीबी कठोर उच्च-टीजी एफआर 4 या रोजर्स का उपयोग करते हैं। लचीले उच्च घनत्व डिजाइनों के लिए, पीसीबी के लिए उच्च-घनत्व वाले पीसीबी का उपयोग किया जाता है।कठोर-लचीला पीसीबी का उपयोग 12-20 परतों (लचीले खंडों) और 32 परतों (कठोर कोर) के साथ करें.
Q4: अंधा/दफनाया हुआ बीआईएएस के साथ 32-परत पीसीबी के लिए लीड समय क्या है?
उत्तर: प्रोटोटाइप में 4 से 6 सप्ताह लगते हैं (क्रमबद्ध टुकड़े टुकड़े और परीक्षण के कारण) । उच्च मात्रा में उत्पादन (10k+ इकाइयों) में 8 से 10 सप्ताह लगते हैं।त्वरित मोड़ सेवाएं त्वरित टुकड़े टुकड़े और परीक्षण के साथ प्रोटोटाइप को 3 से 4 सप्ताह तक कम कर सकती हैं.
प्रश्न 5: मुझे 20 परत वाले पीसीबी के बजाय 32 परत वाले पीसीबी का चयन कब करना चाहिए?
A: 32 परतें चुनें यदिः
a.आपको प्रति वर्ग इंच 1200 से अधिक घटकों की आवश्यकता होती है।
b.आपके डिजाइन के लिए 100Gbps+ सिग्नल या 800V बिजली की आवश्यकता होती है।
अंतरिक्ष महत्वपूर्ण है (उदाहरण के लिए, उपग्रह, सर्जिकल रोबोट) ।
50Gbps या 400V डिजाइनों के लिए, अंधा/दफनाए गए माध्यमों के साथ 20-परत पीसीबी अधिक लागत प्रभावी है।
निष्कर्ष
अन्धे और दफन वायस वाले 32-परत बहुपरत पीसीबी अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स की रीढ़ हैं जो एयरोस्पेस, डेटा सेंटर, ईवी और चिकित्सा उपकरणों के लिए आवश्यक घनत्व, गति और विश्वसनीयता को सक्षम करते हैं।जबकि उनका निर्माण जटिल और महंगा है, लाभ 40% अधिक घनत्व, 30% कम संकेत हानि, और 20 डिग्री सेल्सियस ठंडा संचालन उच्च अंत अनुप्रयोगों के लिए निवेश को उचित बनाते हैं।
जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी आगे बढ़ेगी, 32-परत पीसीबी अधिक सुलभ हो जाएंगेः एआई-संचालित स्टैक-अप डिजाइन इंजीनियरिंग समय को 50% तक कम करेगा, और नई सब्सट्रेट सामग्री (जैसे,ग्राफीन-प्रबलित FR4) लागत कम करेगा और थर्मल प्रदर्शन में सुधार करेगाइंजीनियरों और निर्माताओं के लिए, इन पीसीबी को महारत हासिल करना सिर्फ एक प्रतिस्पर्धात्मक लाभ नहीं है, यह कल के इलेक्ट्रॉनिक्स को बनाने के लिए एक आवश्यकता है।
चाहे आप सैटेलाइट ट्रांसीवर या 800 वोल्ट ईवी इन्वर्टर डिजाइन कर रहे हों, अंधे/दफन वाया के साथ 32-परत पीसीबी महत्वाकांक्षी विचारों को वास्तविकता में बदलने के लिए प्रदर्शन प्रदान करते हैं।सही विनिर्माण भागीदार और डिजाइन रणनीति के साथ, ये पीसीबी न केवल आपके विनिर्देशों को पूरा करेंगे वे क्या संभव है को फिर से परिभाषित करेंगे।
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