2025-07-21
ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स की तेजी से विकसित हो रही दुनिया में, जहां वाहन अब 50 से अधिक ईसीयू, उन्नत एडीएएस और उच्च वोल्टेज ईवी सिस्टम पैक करते हैं, कठोर-लचीला पीसीबी गेम चेंजर के रूप में उभरे हैं।ये हाइब्रिड बोर्ड कठोर पीसीबी की ताकत को लचीले सर्किट की लचीलापन के साथ जोड़ते हैं, अंतरिक्ष की बाधाओं, कंपन प्रतिरोध और थर्मल स्थायित्व जैसी महत्वपूर्ण चुनौतियों का समाधान करते हैं। लेकिन उन्हें ऑटोमोबाइल उपयोग के लिए डिजाइन करने के लिए सटीकता की आवश्यकता होती हैःवाहन इलेक्ट्रॉनिक्स को -40°C से 125°C तक के तापमान के संपर्क में रखते हैं20G कंपन और सख्त सुरक्षा मानकों के साथ, यहां बताया गया है कि कठोर-लचीला पीसीबी कैसे बनाया जाए जो इन कठोर परिस्थितियों में पनपते हैं।
महत्वपूर्ण बातें
कड़ा-लचीला पीसीबी पारंपरिक कठोर-केवल डिजाइनों की तुलना में ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स के आकार को 30% तक कम करता है और कनेक्टर विफलताओं को 50% तक कम करता है।
b. थर्मल चक्र और कंपन का सामना करने के लिए सामग्री जोड़ी (फ्लेक्स परतों के लिए पॉलीमाइड, कठोर वर्गों के लिए FR-4) महत्वपूर्ण है।
सी.एईसी-क्यू100 और आईपीसी 2223 जैसे मानकों का पालन करने से ऑटोमोबाइल विश्वसनीयता आवश्यकताओं का अनुपालन सुनिश्चित होता है।
d. उचित मोड़ त्रिज्या, संक्रमण क्षेत्र डिजाइन और परीक्षण (थर्मल साइक्लिंग, कंपन) दीर्घकालिक प्रदर्शन के लिए गैर-वार्तालाप योग्य हैं।
ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स में कठोर-लचीला पीसीबी की आवश्यकता क्यों है?
आधुनिक कारों को चरम परिचालन परिस्थितियों का सामना करना पड़ता है जो पारंपरिक पीसीबी को उनकी सीमाओं तक धकेलते हैं। कठोर-लचीला डिजाइन तीन मुख्य चुनौतियों का समाधान करते हैंः
1अत्यधिक तापमान और कंपन
ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स को -40°C (ठंडे स्टार्ट) से 125°C (इंजन कक्ष की गर्मी) तक भयंकर थर्मल स्विंग्स सहन करना पड़ता है। इससे सामग्री का विस्तार और संकुचन होता है, जिससे सोल्डर जोड़ों में दरारें या ट्रेस विफलता का खतरा होता है।कंपन (गंभीर इलाके में 20G तक) इन समस्याओं को बढ़ाता है: गैर अनुकूलित डिजाइनों में 50 थर्मल कंपन चक्रों के बाद 68% QFN सॉल्डर पैड फट जाते हैं।
कठोर-लचीला पीसीबी इसे कम करता है:
लचीली परतों का उपयोग करना जो कंपन ऊर्जा को अवशोषित करते हैं।
समतुल्य थर्मल विस्तार दर (सीटीई) के साथ सामग्री जोड़ना, तनाव को कम करना।
2अंतरिक्ष और वजन के दबाव
ईवी और स्वायत्त वाहन अधिक इलेक्ट्रॉनिक्स को संकुचित स्थानों में घसीटते हैं, जैसे डैशबोर्ड, डोर पैनल और बैटरी प्रबंधन प्रणाली। कठोर-लचीला पीसीबी भारी वायरिंग हार्नेस और कनेक्टर्स को समाप्त करता है,25% तक काटना और केवल कठोर इकट्ठे होने की तुलना में 40% कम मात्रा में फिट करनाउदाहरण के लिए, कठोर-लचीला डिजाइनों का उपयोग करने वाले उपकरण समूह 120 सेमी 3 से 70 सेमी 3 तक सिकुड़ जाते हैं, जिससे बड़े डिस्प्ले के लिए जगह मुक्त होती है।
3सुरक्षा और अनुपालन
कार इलेक्ट्रॉनिक्स को विनाशकारी विफलताओं से बचने के लिए सख्त मानकों को पूरा करना चाहिए। प्रमुख नियमों में शामिल हैंः
| मानक | फोकस क्षेत्र | कठोर-लचीला पीसीबी के लिए प्रासंगिकता |
|---|---|---|
| AEC-Q100 | घटक की विश्वसनीयता | 1000 से अधिक थर्मल चक्र (-40°C से 125°C) |
| आईएसओ 16750 | पर्यावरणीय परीक्षण | वाइब्रेशन (10~2,000 हर्ट्ज) और आर्द्रता प्रतिरोध की आवश्यकता होती है |
| आईपीसी 2223 | फ्लेक्स सर्किट डिजाइन | मोड़ त्रिज्या और सामग्री दिशानिर्देश निर्दिष्ट करता है |
| आईएसओ 26262 (एएसआईएल) | कार्यात्मक सुरक्षा | यह सुनिश्चित करता है कि कोई भी एकल विफलता सुरक्षा को खतरे में नहीं डालती (जैसे, एडीएएस सेंसर) |
विश्वसनीय ऑटोमोटिव कठोर-लचीला पीसीबी की मुख्य विशेषताएं
सामग्री का चयन: स्थायित्व का आधार
सही सामग्री कठोर वातावरण में प्रदर्शन को बनाती है या तोड़ती हैः
फ्लेक्स परतेंः पॉलीमाइड (पीआई) गैर-विनिमय योग्य है। यह 260 डिग्री सेल्सियस पर मिलाप का सामना करता है, रसायनों (तेल, शीतलक) का प्रतिरोध करता है, और 10,000+ मोड़ के बाद लचीलापन बनाए रखता है।इसका सीटीई (20-30 पीपीएम/°C) तांबे के साथ जोड़ा जाने पर तनाव को कम करता है.
b.Rigid sections: FR-4 (ग्लास-प्रबलित इपॉक्सी) संरचनात्मक समर्थन प्रदान करता है। उच्च गर्मी वाले क्षेत्रों (जैसे, EV इन्वर्टर) के लिए, उच्च-Tg FR-4 (Tg >170°C) विघटन को रोकता है।
c. चिपकने वाले पदार्थः सील वातावरण (जैसे बैटरी पैक) में संदूषण से बचने के लिए कम आउटगैसिंग वाले एक्रिलिक या इपॉक्सी चिपकने वाले पदार्थों का प्रयोग करें।
स्टैकअप और रूटिंगः लचीलापन और ताकत का संतुलन
एक अच्छी तरह से डिजाइन स्टैकअप स्थान और विश्वसनीयता का अनुकूलन करता हैः
a.स्तर संयोजनः ADAS मॉड्यूल के लिए 1 ′′2 लचीली परतें (PI + 1 औंस तांबा) को 2 ′′4 कठोर परतों (FR-4 + 2 औंस तांबा) के साथ मिलाएं। यह लचीलापन और संकेत अखंडता को संतुलित करता है।
b.Routing: घुमावदार निशान (90° कोण नहीं) तनाव वितरित करते हैं, 60% तक निशान दरार को कम करते हैं। ईएमआई से बचने के लिए आंतरिक परतों पर उच्च गति संकेत (CAN, ईथरनेट) रखें।
c.कनेक्टर की कमीः कठोर-लचीला डिजाइन बोर्ड-टू-बोर्ड कनेक्टर्स का 70% समाप्त करते हैं, एक आम विफलता बिंदु। उदाहरण के लिए, कठोर-लचीला का उपयोग करने वाले दरवाजे नियंत्रण मॉड्यूल 8 कनेक्टर्स को 2 में काटते हैं।
महत्वपूर्ण डिजाइन दिशानिर्देश
झुकने की त्रिज्या: फ्लेक्स विफलताओं से बचना
झुकने का त्रिज्या सबसे महत्वपूर्ण डिजाइन पैरामीटर है, बहुत तंग, और तांबे के निशान दरारें। आईपीसी 2223 मानकों का पालन करेंः
| फ्लेक्स लेयर काउंट | न्यूनतम मोड़ त्रिज्या (x मोटाई) | उदाहरण (0.2 मिमी मोटी लचीलापन) |
|---|---|---|
| 1 परत | 6 गुना मोटाई | 1.2 मिमी |
| 2 परतें | 12 गुना मोटाई | 2.4 मिमी |
| 4+ परतें | 24 गुना मोटाई | 4.8 मिमी |
कभी भी घटकों, वायस या सोल्डर जोड़ों को झुकने वाले क्षेत्रों में न रखें - ये तनाव बिंदुओं का निर्माण करते हैं।
संक्रमण क्षेत्रः कठोर से लचीले कनेक्शन को सुचारू करना
कठोर और लचीली परतों के मिलन का क्षेत्र तनाव का शिकार होता है।
अचानक मोटाई में बदलाव से बचने के लिए कठोर वर्गों को धीरे-धीरे (10° कोण) कोने में करें।
कच्चे तांबे के द्रव्यमान को कम करने और लचीलेपन में सुधार के लिए संक्रमण क्षेत्रों में क्रॉस-हैच किए गए ग्राउंड प्लेन का उपयोग करें।
c.घने सोल्डर मास्क से बचें क्योंकि वे बार-बार झुकने से फट जाते हैं।
वियास और पैड: कमजोर बिंदुओं को मजबूत करना
a. तांबे के फाड़ने से बचने के लिए मोड़ वाले क्षेत्रों से कम से कम 20 मिलीलीटर (0.5 मिमी) की दूरी पर पीटीएच (PTH) रखें।
b. कनेक्टिविटी के माध्यम से आंसू के आकार के पैड का उपयोग करें_ इससे खींचने की ताकत 30% बढ़ जाती है_
c.फ्लेक्स अनुभागों के तटस्थ अक्ष (मध्य परत) पर, जहां तनाव सबसे कम है, वाइसों को रखें।
विनिर्माण और परीक्षणः विश्वसनीयता सुनिश्चित करना
गुणवत्ता नियंत्रण
कठोर निरीक्षण वाहनों तक पहुंचने से पहले समस्याओं को पकड़ता हैः
ए.ए.ओ.आई. (स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण): उच्च घनत्व वाले एडीएएस बोर्डों के लिए निशान दोषों, लापता मिलाप, या पैड असंगति के लिए स्कैनिंग।
बी.एक्स-रे निरीक्षणः छिपे हुए दोषों को प्रकट करता है (उदाहरण के लिए, कठोर अनुभागों के तहत बीजीए सॉल्डर जोड़ों में खोखलेपन) ।
c.पीलिंग शक्ति परीक्षणः पीआई के लिए तांबे के आसंजन (न्यूनतम 1.5N/cm प्रति IPC-TM-650) का सत्यापन करता है।
विश्वसनीयता परीक्षण
प्रदर्शन को सत्यापित करने के लिए वास्तविक दुनिया की परिस्थितियों की नकल करें:
a.थर्मल साइक्लिंगः सोल्डर के दरारों या विघटन की जांच के लिए 1,000 चक्र (-40°C से 125°C) का परीक्षण करें।
b. कंपन परीक्षणः सड़क तनाव का अनुकरण करने के लिए शेकर टेबल पर 20G झटके (10-2,000 हर्ट्ज)
c. नमी प्रतिरोधः 85 °C/85% आरएच 1,000 घंटे के लिए नम वातावरण (जैसे, हुड के नीचे) में संक्षारण को रोकने के लिए।
सामान्य फंदे जिनसे बचें
1सामग्री असंगतता
पीआई और एफआर-4 के बीच असंगत सीटीई थर्मल तनाव का कारण बनता है। उदाहरण के लिए, पीआई (25 पीपीएम/°C) के साथ 14 पीपीएम/°C के सीटीई के साथ एफआर-4 का उपयोग करने से 30% अधिक मिलाप जोड़ों की विफलता होती है। समाधानःएक दूसरे से 5ppm/°C के भीतर CTE वाली सामग्री चुनें.
2डायनामिक फ्लेक्स
स्थिर मोड़ (जैसे, एक डैशबोर्ड में तह) गतिशील लचीलापन (जैसे, चलती दरवाजा सेंसर) की तुलना में आसान हैं। गतिशील अनुप्रयोगों को 2 गुना अधिक मोड़ त्रिज्या और पतले तांबे की आवश्यकता होती है (0.5oz बनाम1 औंस) बार-बार गति का सामना करने के लिए.
3खराब स्टिफनर प्लेसमेंट
कठोर करने वाले (कप्टन या एफआर-4) लचीले अनुभागों पर घटकों का समर्थन करते हैं लेकिन अत्यधिक उपयोग करने पर तनाव का कारण बन सकते हैं। लचीलेपन की लंबाई के 50% तक कठोर करने वाले को सीमित करें
सामान्य प्रश्न
प्रश्न: कठोर-लचीला पीसीबी कारों की सुरक्षा में कैसे सुधार करते हैं?
उत्तरः कनेक्टरों (एक आम विफलता बिंदु) को कम करके और कंपन/गर्मी का सामना करके, वे एयरबैग नियंत्रकों या ब्रेक सेंसर जैसी महत्वपूर्ण प्रणालियों में विद्युत खराबी को कम करते हैं।
प्रश्न: क्या कठोर-लचीला पीसीबी उच्च वोल्टेज ईवी प्रणालियों को संभाल सकता है?
उत्तर: हां, घने तांबे (3 औंस) और उच्च इन्सुलेशन पीआई (500 वी/मिल) का उपयोग उन्हें 400 वी/800 वी बैटरी प्रबंधन प्रणालियों के लिए उपयुक्त बनाता है।
प्रश्न: कार में एक कठोर-लचीला पीसीबी का औसत जीवनकाल क्या है?
A: 15 वर्ष या 200,000 मील से अधिक जब AEC-Q100 मानकों के अनुसार डिज़ाइन किया गया है, जो वाहन के औसत जीवनकाल से अधिक है।
निष्कर्ष
कठोर-लचीला पीसीबी अगली पीढ़ी के ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अपरिहार्य हैं, अंतरिक्ष की बचत, विश्वसनीयता और सख्त मानकों के अनुपालन की पेशकश करते हैं।आईपीसी दिशानिर्देशों के अनुसार, और कठोर परीक्षण, इंजीनियर सबसे कठिन वाहन वातावरण में पनपने वाले बोर्डों को डिजाइन कर सकते हैं। ऑटोमोबाइल अनुप्रयोगों के लिए, कठोर-लचीला डिजाइन पर कोने काटने के लिए न केवल जोखिम भरा है, बल्कि महंगा भी है।सटीकता में निवेश करें, और आपके पीसीबी के रूप में लंबे समय के रूप में वाहनों वे बिजली के रूप में प्रदर्शन करेंगे.
अपनी पूछताछ सीधे हमें भेजें
