2025-07-25
ग्राहक-मानवीकृत चित्रण
छोटे, तेज़ और अधिक शक्तिशाली इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने की दौड़ में, पारंपरिक पीसीबी एक दीवार से टकराते हैं। फोल्डेबल स्मार्टफोन, चिकित्सा पहनने योग्य उपकरण,और स्वायत्त वाहन सेंसरों को अधिक कार्यक्षमता की आवश्यकता होती हैउच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई) बहुपरत पीसीबीः एक ऐसी तकनीक जो माइक्रोविया, उन्नत सामग्री,और जटिल सर्किट को छोटे पदचिह्नों में पैक करने के लिए सटीक विनिर्माणएचडीआई केवल एक उन्नयन नहीं है; यह इलेक्ट्रॉनिक्स के डिजाइन और निर्माण के तरीके में एक क्रांति है। यहाँ एचडीआई आधुनिक उपकरणों की रीढ़ बन रहा है, यह कैसे काम करता है,और अपनी परियोजना के लिए इसे कब चुनें.
एचडीआई मल्टीलेयर पीसीबी क्या हैं?
एचडीआई पीसीबी उन्नत बहुपरत बोर्ड हैं जो अत्यधिक घनत्व के लिए इंजीनियर किए गए हैं। पारंपरिक पीसीबी के विपरीत, जो छेद के माध्यम से वायस (बोर्ड के माध्यम से पूरी तरह से ड्रिल) और बड़े निशान अंतर पर निर्भर करते हैं,एचडीआई का उपयोग:
a.Microvias: छोटे, लेजर-ड्रिल किए गए छेद (6-10 mils व्यास में) जो पूरे बोर्ड को छेदने के बिना परतों को जोड़ते हैं।
ब.अंधा/दफनाया हुआ मार्गः वह मार्ग जो केवल सतह की परतों को आंतरिक परतों से जोड़ता है (अंधा) या आंतरिक परतों को एक दूसरे से जोड़ता है (दफनाया हुआ), जिससे स्थान की बचत होती है।
c. निर्माण परतें: पतली, वैकल्पिक परतें, डाईलेक्ट्रिक (इंसुलेटर) और तांबा, जो बारी-बारी से जोड़कर बेहतर निशान चौड़ाई (≤3 मिली) और तंग दूरी (≤2 मिली) को संभव बनाते हैं।
यह डिजाइन जटिल सर्किट के लिए आवश्यक परतों की संख्या को कम करता है, सिग्नल पथों को छोटा करता है, और 5 जी मॉडेम या एआई-संचालित सेंसर जैसे उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए महत्वपूर्ण शोर को कम करता है।
एचडीआई बनाम पारंपरिक मल्टीलेयर पीसीबीः एक महत्वपूर्ण तुलना
एचडीआई और पारंपरिक पीसीबी के बीच अंतर आकार से परे हैं। यहां बताया गया है कि वे प्रमुख प्रदर्शन और डिजाइन मीट्रिक में कैसे स्टैक करते हैंः
| मीट्रिक | पारंपरिक बहुस्तरीय पीसीबी | एचडीआई मल्टीलेयर पीसीबी | एचडीआई के लिए लाभ |
|---|---|---|---|
| आकार के द्वारा | छेद के माध्यम सेः 50 ¢ 100 मिली | माइक्रोविया: 6 ¢ 10 मिली; अंधा/जमा हुआ वीया | 80~90% छोटे वायस घटकों के लिए जगह मुक्त करते हैं |
| निशान चौड़ाई/अंतर | 5°8 मील चौड़ाई; 5°8 मील की दूरी | 2°3 मिली चौड़ाई; 2°3 मिली दूरी | 2 गुना अधिक घनत्व, 4 गुना अधिक घटकों प्रति वर्ग इंच फिट। |
| संकेत पथ की लंबाई | लम्बा (थ्रू-होल रूटिंग के कारण) | 30~50% कम (प्रत्यक्ष परत कनेक्शन) | उच्च आवृत्तियों (≥28 GHz) पर सिग्नल हानि को 20-30% तक कम करता है |
| वजन और मोटाई | मोटी (≥1.6 मिमी 8 परतों के लिए) | पतला (0.4 ∼1.0 मिमी 8 परतों के लिए) | 40~50% हल्का; पहनने योग्य/पोर्टेबल उपकरणों के लिए आदर्श |
| विश्वसनीयता | विफलता के लिए प्रवण (थ्रू-होल्स से तनाव) | माइक्रोविया तनाव को कम करता है; कम कनेक्टर | कंपन परीक्षण में 50% कम विफलता दर (आईपीसी-9701 के अनुसार) |
| लागत (सम्बन्धी) | कम (मानक सामग्री, सरल निर्माण) | 30-50% अधिक (विशेष सामग्री, लेजर ड्रिलिंग) | घटती घटकों की संख्या और छोटे घेरों द्वारा ऑफसेट |
एचडीआई मल्टीलेयर पीसीबी का निर्माण कैसे किया जाता है
एचडीआई विनिर्माण एक परिशुद्धता प्रक्रिया है, जो माइक्रोस्केल सुविधाओं को प्राप्त करने के लिए उन्नत मशीनरी और सख्त गुणवत्ता नियंत्रण को जोड़ती है।
1. कोर तैयारी
एचडीआई अक्सर FR-4 या रोजर्स जैसी उच्च प्रदर्शन वाली सामग्री की एक पतली कोर परत (आमतौर पर 0.2mm मोटी) से शुरू होता है। यह कोर संरचनात्मक स्थिरता प्रदान करता है और निर्माण परतों के लिए आधार बनाता है।
2माइक्रोविया के लिए लेजर ड्रिलिंग
पारंपरिक यांत्रिक ड्रिल 50 मिलीमीटर से छोटे छेद नहीं बना सकते हैं, इसलिए एचडीआई यूवी या सीओ 2 लेजर का उपयोग माइक्रोवियास (6-10 मिलीमीटर) को ± 1 माइक्रोन सटीकता के साथ ड्रिल करने के लिए करता है।यह कदम सुनिश्चित करता है कि वायस ठीक जरूरत के स्थान पर रखा जाता है, यहां तक कि घने समूहों में (प्रति वर्ग सेमी 100 तक) ।
3. निर्माण-अप परतें
डाईलेक्ट्रिक (0.05~0.1 मिमी मोटी) और तांबे (0.5~1 औंस) की पतली परतें वृद्धिशील रूप से जोड़ी जाती हैंः
a.डिलेक्ट्रिक को कोर पर लेमिनेट किया जाता है, फिर कनेक्शन बिंदुओं को उजागर करने के लिए लेजर ड्रिल किया जाता है।
बी. तांबा छिद्रों में (चालक माध्यम बनाने के लिए) लेपित किया जाता है और फोटोलिथोग्राफी का उपयोग करके बारीक निशान (2-3 मिली चौड़ाई) में उत्कीर्ण किया जाता है।
c.यह प्रक्रिया प्रत्येक निर्माण परत के लिए दोहराई जाती है, जिससे एक घनी, स्तरित संरचना बनती है।
4निरीक्षण एवं परीक्षण
एचडीआई की छोटी-छोटी विशेषताओं के लिए सख्त गुणवत्ता जांच की आवश्यकता होती है:
a.ऑटोमेटेड ऑप्टिकल इंस्पेक्शन (AOI): निशान दोषों या गलत वायस के लिए स्कैन।
बी.एक्स-रे निरीक्षणः आंतरिक परतों में प्लाटिंग गुणवत्ता (कोई खोखलापन नहीं) के माध्यम से सत्यापित करता है।
c. प्रतिबाधा परीक्षणः संकेत की अखंडता सुनिश्चित करता है (उच्च गति डिजाइन के लिए महत्वपूर्ण) ।
एचडीआई मल्टीलेयर पीसीबी के मुख्य फायदे
एचडीआई के अनूठे डिजाइन और निर्माण से ऐसे फायदे होते हैं जो इसे आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए अपरिहार्य बनाते हैंः
1अति लघुकरण
बड़े छेद-थ्रू-होल वायस को माइक्रोविया के साथ बदलकर और ट्रेस स्पेस को कम करके, एचडीआई पारंपरिक पीसीबी की तुलना में एक ही क्षेत्र में 2×4 गुना अधिक कार्यक्षमता पैक करता है। उदाहरण के लिएः
एचडीआई का उपयोग करने वाला एक 5जी स्मार्टफोन पीसीबी 6 परतों के डिजाइन को 10 वर्ग सेंटीमीटर में फिट कर सकता है, जबकि पारंपरिक पीसीबी को 8 परतों और 15 वर्ग सेंटीमीटर की आवश्यकता होगी।
चिकित्सा पहनने योग्य उपकरण (उदाहरण के लिए, ग्लूकोज मॉनिटर) एचडीआई का उपयोग व्यास में 30 मिमी से 15 मिमी तक सिकुड़ने के लिए करते हैं, जिससे उपयोगकर्ता की सुविधा में सुधार होता है।
2. तेज संकेत गति और कम शोर
लघु संकेत पथ (माइक्रोविया और ब्लाइंड वियास के लिए धन्यवाद) प्रसार विलंब को कम करते हैं (सिग्नल के लिए यात्रा करने का समय) और क्रॉसटॉक (चिह्नों के बीच हस्तक्षेप) को कम करते हैं। यह एचडीआई को निम्नलिखित के लिए आदर्श बनाता हैः
a.उच्च आवृत्ति वाले उपकरण (5G, रडार, वाई-फाई 6E) जो 28+ GHz पर काम करते हैं।
b.उच्च गति डेटा ट्रांसमिशन (जैसे, PCIe 6) ।0, जो 64 जीबीपीएस तक पहुंचता है) ।
3थर्मल प्रबंधन में सुधार
एचडीआई की पतली परतें और माइक्रोविया हीट पाइप की तरह काम करते हैं, जो बोर्ड पर अधिक समान रूप से गर्मी फैलाते हैं। थर्मल वाया के साथ संयुक्त (प्रवाहक एपॉक्सी से भरे माइक्रोविया),यह पारंपरिक पीसीबी की तुलना में 30-40% तक हॉटस्पॉट को कम करता है, जो कि एआई चिप्स या ईवी मोटर नियंत्रकों जैसे बिजली के लिए महत्वपूर्ण हैं।.
4बढ़ी हुई विश्वसनीयता
पारंपरिक पीसीबी विफल हो जाते हैं जब तनाव (जैसे, कारों में कंपन) के तहत छेद के माध्यम से खिंचाव टूट जाता है। एचडीआई के माइक्रोविया छोटे और अधिक लचीले होते हैं,10 गुना अधिक थर्मल या यांत्रिक चक्रों का सामना करने वाला (IPC-TM-650 परीक्षण के अनुसार)यह उन्हें हवाई या औद्योगिक मशीनरी जैसे कठोर वातावरण के लिए आदर्श बनाता है।
एचडीआई मल्टीलेयर पीसीबी प्रकारः सही जटिलता चुनना
एचडीआई जटिलता के आधार पर विभिन्न स्तरों (या क्रमों) में आता है। सही विकल्प आपके डिजाइन की घनत्व आवश्यकताओं पर निर्भर करता हैः
| एचडीआई आदेश | इस्तेमाल किए गए विअस | घनत्व (प्रति वर्ग इंच घटक) | विनिर्माण जटिलता | आदर्श अनुप्रयोग |
|---|---|---|---|---|
| प्रथम आदेश | एकल स्तरीय माइक्रोविया (कोई स्टैकिंग नहीं) | 100 ¢ 200 | कम | पहनने योग्य उपकरण, बुनियादी आईओटी सेंसर |
| दूसरा आदेश | स्टैक्ड माइक्रोविया (2 परतों की गहराई) | 200 ₹400 | मध्यम | 5जी स्मार्टफोन, पोर्टेबल चिकित्सा उपकरण |
| तीसरा आदेश | स्टैक्ड माइक्रोविया (3+ परतों की गहराई) | 400 ¢ 600 | उच्च | एयरोस्पेस एवियोनिक्स, एआई एज कंप्यूटिंग |
एचडीआई मल्टीलेयर पीसीबी के लिए सर्वोत्तम अनुप्रयोग
एचडीआई एक-आकार-फिट-सभी समाधान नहीं है, लेकिन यह इन उच्च मांग वाले क्षेत्रों में उत्कृष्ट हैः
1उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स
a.स्मार्टफोन/टैबलेटः फोल्डेबल फोन (जैसे, सैमसंग गैलेक्सी Z फोल्ड) 5G मॉडम, कैमरों और बैटरी को लचीले, पतले डिजाइनों में फिट करने के लिए HDI का उपयोग करते हैं।
b.Wearables: स्मार्टवॉच (Apple Watch) एचडीआई पर भरोसा करते हैं ताकि हृदय गति सेंसर, जीपीएस और ब्लूटूथ को 40 मिमी के केस में पैक किया जा सके।
2चिकित्सा उपकरण
a.पोर्टेबल डायग्नोस्टिक्स: हैंडहेल्ड अल्ट्रासाउंड जांच मशीनें एचडीआई का उपयोग 200 ग्राम से 100 ग्राम तक सिकुड़ने के लिए करती हैं, जिससे डॉक्टरों के लिए उन्हें चलाना आसान हो जाता है।
बी.इम्प्लांटेबलः न्यूरोस्टिमुलेटर (एपिलेप्सी उपचार के लिए) 10 मिमी व्यास के मामले में सर्किट की 8 परतों को फिट करने के लिए जैव संगत एचडीआई सामग्री का उपयोग करते हैं।
3ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स
a.ADAS (Advanced Driver Assistance Systems): रडार और LiDAR मॉड्यूल एचडीआई का उपयोग करते हैं ताकि एक कॉम्पैक्ट, गर्मी प्रतिरोधी डिजाइन में 100 से अधिक डेटा बिंदुओं/सेकंड को संसाधित किया जा सके (हूप के नीचे 125°C को सहन करने वाला) ।
बी.ईवी नियंत्रणः बैटरी प्रबंधन प्रणाली (बीएमएस) पारंपरिक पीसीबी की तुलना में 30% छोटे स्थान में 100 से अधिक कोशिकाओं की निगरानी करने के लिए एचडीआई का उपयोग करती है, जिससे वाहन का वजन कम होता है।
4एयरोस्पेस एवं रक्षा
उपग्रह संचार: एचडीआई के हल्के डिजाइन (पारंपरिक पीसीबी की तुलना में 40% हल्का) से प्रक्षेपण लागत में कमी आती है, जबकि इसके विकिरण प्रतिरोध से अंतरिक्ष में विश्वसनीयता सुनिश्चित होती है।
b.सैन्य रेडियोः जंगम एचडीआई पीसीबी युद्धक्षेत्र संचार उपकरणों में कंपन और चरम तापमान (-55°C से 125°C) का सामना करते हैं।
एचडीआई कब चुनें (और कब पारंपरिक पीसीबी से चिपके रहें)
एचडीआई के लाभ उच्च विनिर्माण लागत के साथ आते हैं, इसलिए यह हमेशा आवश्यक नहीं होता है।
एचडीआई चुनें यदिः
आपके डिवाइस का आकार 50 वर्ग सेंटीमीटर से कम होना चाहिए (जैसे, पहनने योग्य उपकरण, स्मार्टफोन) ।
आप उच्च आवृत्तियों (≥10 GHz) या उच्च गति (≥10 Gbps) के लिए डिजाइन कर रहे हैं।
कठोर वातावरण (कंपन, गर्मी) में विश्वसनीयता महत्वपूर्ण है।
आप घटकों की संख्या कम करना चाहते हैं (कम कनेक्टर, छोटे संलग्नक) ।
पारंपरिक पीसीबी के साथ चिपके रहें यदिः
लागत सर्वोच्च प्राथमिकता है (उदाहरण के लिए, रिमोट कंट्रोल जैसे निम्न-अंत उपभोक्ता उपकरण) ।
आपका डिज़ाइन सरल है (≤4 परतें, प्रतिरोधक/संधारित्र जैसे बड़े घटक) ।
ऑपरेटिंग आवृत्तियाँ कम हैं (<1 GHz) और आकार सीमित नहीं है।
एचडीआई की चुनौतियों पर काबू पाना
एचडीआई की जटिलता अनूठी बाधाएं पेश करती है, लेकिन सावधानीपूर्वक योजना के साथ इनका प्रबंधन किया जा सकता हैः
a.अधिक लागतः कम परिधि आकार, कम घटकों और कम विफलता दर (दीर्घकालिक बचत) द्वारा ऑफसेट।
b.डिजाइन जटिलता: एचडीआई-विशिष्ट सीएडी उपकरण (जैसे, एचडीआई मॉड्यूल के साथ अल्टियम डिजाइनर) का उपयोग माइक्रोविया और स्टैक-अप परतों को मॉडल करने के लिए करें।
विनिर्माण सीमाएंः उत्पादन से पहले व्यवहार्यता को मान्य करने के लिए अनुभवी एचडीआई निर्माताओं के साथ साझेदारी करें।
निष्कर्ष
एचडीआई मल्टीलेयर पीसीबी एक प्रवृत्ति से अधिक हैं वे अगली पीढ़ी के इलेक्ट्रॉनिक्स की नींव हैं। लघुकरण, तेज गति और अधिक विश्वसनीयता को सक्षम करके,एचडीआई आधुनिक उपकरण डिजाइन में सबसे बड़ी चुनौतियों का समाधान करता हैजबकि यह उच्च अग्रिम लागत के साथ आता है, आकार को छोटा करने, प्रदर्शन को बढ़ावा देने और दीर्घकालिक विफलताओं को कम करने की इसकी क्षमता इसे महत्वपूर्ण अनुप्रयोगों के लिए एक स्मार्ट निवेश बनाती है।
चाहे आप एक फोल्डेबल फोन, एक जीवन रक्षक चिकित्सा उपकरण, या एक मजबूत सैन्य उपकरण बना रहे हों, एचडीआई आपको इलेक्ट्रॉनिक्स की सीमाओं को आगे बढ़ाने का अधिकार देता है।
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