2025-08-14
ग्राहक-मानवीकृत चित्रण
हाइब्रिड पीसीबी जो उच्च प्रदर्शन वाली रोजर्स सामग्री और लागत प्रभावी टीजी170 एफआर4 के मिश्रित लेमिनेशन का उपयोग करते हैं, उच्च आवृत्ति इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए एक गेम चेंजर के रूप में उभरे हैं।रॉजर्स की सिग्नल अखंडता को TG170 की यांत्रिक शक्ति और किफायतीता के साथ मिलाकर, ये पीसीबी प्रदर्शन, स्थायित्व और लागत दक्षता का एक दुर्लभ संतुलन प्रदान करते हैं। 5 जी बेस स्टेशनों, रडार और औद्योगिक सेंसर अनुप्रयोगों के लिए आदर्श, हाइब्रिड डिजाइन एक महत्वपूर्ण चुनौती को हल करते हैंःसामग्री पर अधिक खर्च किए बिना उच्च आवृत्ति प्रदर्शन कैसे प्राप्त करें.
यह गाइड रोजर्स और TG170 के संयोजन के पीछे विज्ञान का पता लगाता है, हाइब्रिड स्टैक-अप के लिए डिजाइन सर्वोत्तम प्रथाओं,और कैसे विनिर्माण बाधाओं को दूर करने के लिए इंजीनियरों को उच्च गति संकेत संचरण और वास्तविक दुनिया में विश्वसनीयता दोनों में उत्कृष्टता वाले पीसीबी बनाने के लिए लैस करना.
महत्वपूर्ण बातें
1रॉजर्स और टीजी 170 को जोड़ने वाले हाइब्रिड पीसीबी उच्च आवृत्ति प्रदर्शन का 90% बनाए रखते हुए पूर्ण रॉजर्स डिजाइनों की तुलना में 30-40% तक सामग्री लागत को कम करते हैं।
2.रोजर्स सामग्री (जैसे, RO4350) उच्च आवृत्ति (28GHz+) अनुप्रयोगों में कम डाइलेक्ट्रिक हानि (Df = 0.0037) और स्थिर डाइलेक्ट्रिक निरंतर (Dk = 3.48) के साथ उत्कृष्ट है,जबकि TG170 यांत्रिक शक्ति (Tg = 170°C) और गैर-महत्वपूर्ण परतों के लिए लागत बचत प्रदान करता है.
3उचित स्टैक-अप डिजाइन ⇒ सिग्नल-क्रिटिकल परतों में रोजर्स और पावर/ग्राउंड परतों में TG170 को रखना ⇒ लागत को कम करते हुए प्रदर्शन को अधिकतम करता है।
4थर्मल विस्तार असंगतता और लेमिनेशन बॉन्डिंग जैसी विनिर्माण चुनौतियां सामग्री चयन (मैच किए गए सीटीई) और नियंत्रित प्रक्रियाओं (सटीक लेमिनेशन) के साथ हल की जा सकती हैं।
रोजर्स और टीजी 170 का संयोजन क्यों?
रोजर्स और टीजी 170 प्रत्येक हाइब्रिड पीसीबी के लिए अद्वितीय ताकत लाते हैं, अकेले किसी भी सामग्री का उपयोग करने की सीमाओं को संबोधित करते हैंः
a.रोजर्स सामग्री (जैसे, RO4000 श्रृंखला) उच्च आवृत्ति प्रदर्शन के लिए इंजीनियर हैं लेकिन प्रीमियम पर आते हैं (FR4 की लागत का 35 गुना) ।वे संकेत-महत्वपूर्ण परतों में चमकते हैं जहां कम हानि और स्थिर डीके गैर-विनिमय योग्य हैं.
b.TG170 FR4 एक लागत प्रभावी, उच्च-Tg लेमिनेट है (Tg = 170°C) जिसमें मजबूत यांत्रिक गुण हैं, जो बिजली वितरण, ग्राउंड प्लेन,और गैर-महत्वपूर्ण सिग्नल परतों जहां उच्च आवृत्ति प्रदर्शन कम महत्वपूर्ण है.
इनका संयोजन करके, हाइब्रिड पीसीबी रोजर्स के विद्युत प्रदर्शन का लाभ उठाते हैं जहां यह सबसे अधिक मायने रखता है और TG170 की किफायतीता कहीं और "दोनों दुनियाओं का सर्वश्रेष्ठ" समाधान बनाते हैं।
रोजर्स और टीजी170 के गुणः एक तुलना
प्रत्येक सामग्री के मूल गुणों को समझना प्रभावी हाइब्रिड पीसीबी डिजाइन करने की कुंजी हैः
| संपत्ति | रॉजर्स RO4350 (उच्च आवृत्ति ग्रेड) | TG170 FR4 (मानक ग्रेड) |
|---|---|---|
| डायलेक्ट्रिक निरंतर (Dk) | 3.48 (आवृत्ति/तापमान में स्थिर) | 4.2.4.6 (वारंवारता के अनुसार भिन्न होता है) |
| विसर्जन कारक (Df) | 0.0037 (कम हानि) | 0.02 ₹0.03 (मध्यम हानि) |
| ग्लास ट्रांजिशन टेम्प (Tg) | 280°C | 170°C |
| ऊष्मा चालकता | 0.6 W/m·K | 0.2.0.3 W/m·K |
| CTE (Z-अक्ष) | 30 ppm/°C | 50 से 60 पीपीएम/°C |
| लागत (सम्बन्धी) | 5x | 1x |
| के लिए सर्वश्रेष्ठ | उच्च आवृत्ति संकेत (28GHz+), आरएफ पथ | बिजली की परतें, जमीनी विमान, कम गति वाले संकेत |
रोजर्स सामग्री के मुख्य गुण
a. कम विद्युतरोधक हानिः Df = 0.0037 5G मिमीवेव (2860GHz) और रडार (77GHz) प्रणालियों में सिग्नल क्षीणन को कम करता है।
b.स्थिर Dk: तापमान (-40°C से 85°C) और आवृत्ति में स्थिर विद्युत प्रदर्शन बनाए रखता है, जो प्रतिबाधा नियंत्रण के लिए महत्वपूर्ण है।
c. नमी प्रतिरोधीः <0.1% नमी को अवशोषित करता है, नमी वाले वातावरण में विश्वसनीयता सुनिश्चित करता है (जैसे, बाहरी 5G छोटी कोशिकाएं) ।
टीजी170 की मुख्य ताकतें
a.High Tg: रिफ्लो तापमान (260°C) और 130°C पर दीर्घकालिक संचालन का सामना करता है, जिससे यह औद्योगिक और ऑटोमोटिव अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है।
मैकेनिकल कठोरताः बिना विकृति के बहु-परत डिजाइन (12+ परतें) का समर्थन करता है, जो पावर और सिग्नल परतों के साथ जटिल पीसीबी के लिए आदर्श है।
c. लागत दक्षताः 1/5 रोजर्स की लागत, गैर-महत्वपूर्ण परतों में उपयोग किए जाने पर कुल पीसीबी खर्च को कम करना।
रोजर्स और टीजी 170 के साथ हाइब्रिड पीसीबी के फायदे
हाइब्रिड डिजाइन ऐसे लाभ प्रदान करते हैं जो किसी भी सामग्री द्वारा अकेले प्रदान नहीं किए जाते हैंः
1संतुलित प्रदर्शन और लागत
उदाहरण: दो सिग्नल परतों (आरएफ पथ) के लिए रोजर्स और 10 पावर/ग्राउंड परतों के लिए टीजी 170 का उपयोग करने वाले 12 परतों वाले 5जी पीसीबी की लागत सभी रोजर्स डिजाइन की तुलना में 35% कम है जबकि 92% सिग्नल अखंडता बनाए रखी जाती है।
उपयोग का मामलाः दूरसंचार उपकरण निर्माता 5जी बेस स्टेशनों में हाइब्रिड डिजाइनों पर स्विच करके $1.2M वार्षिक बचत की रिपोर्ट करते हैं।
2थर्मल प्रबंधन में सुधार
रॉजर्स की उच्च थर्मल चालकता (0.6 W/m·K) उच्च शक्ति वाले आरएफ एम्पलीफायरों से गर्मी को दूर करती है, जबकि TG170 की कठोरता हीट सिंक के लिए संरचनात्मक समर्थन प्रदान करती है।
परिणाम: एक रडार मॉड्यूल में एक हाइब्रिड पीसीबी पूरी तरह से टीजी 170 डिजाइन की तुलना में 15 डिग्री सेल्सियस ठंडा चलता है, जिससे घटक का जीवनकाल 2 गुना बढ़ जाता है।
3अनुप्रयोगों में बहुमुखी प्रतिभा
हाइब्रिड पीसीबी विभिन्न आवश्यकताओं के अनुकूल होते हैंः रोजर्स उच्च आवृत्ति संकेतों को संभालता है, जबकि टीजी 170 बिजली वितरण और यांत्रिक तनाव का प्रबंधन करता है।
अनुप्रयोगः 5जी बेस स्टेशन ट्रांससीवर, ऑटोमोटिव रडार, औद्योगिक IoT सेंसर और उपग्रह संचार प्रणाली।
हाइब्रिड पीसीबी स्टैक-अप डिजाइन करनाः सर्वोत्तम अभ्यास
हाइब्रिड पीसीबी की सफलता की कुंजी रणनीतिक परत प्लेसमेंट में निहित है जो सामग्री को उनके इच्छित कार्य से मेल खाती है।
1. लेयर असाइनमेंट रणनीति
रोजर्स परतें: उच्च आवृत्ति संकेत पथों (जैसे, 28GHz आरएफ निशान) और महत्वपूर्ण प्रतिबाधा नियंत्रित मार्गों (50Ω एकल-अंत, 100Ω अंतर जोड़े) के लिए आरक्षित।
टीजी170 परतें: पावर प्लेन (3.3V, 5V), ग्राउंड प्लेन और कम गति वाले सिग्नल (≤1GHz) जैसे नियंत्रण लाइनों के लिए उपयोग की जाती हैं।
उदाहरण 4-स्तर स्टैक-अपः
1शीर्ष परतः रोजर्स (आरएफ सिग्नल, 28GHz)
2.आंतरिक परत 1: TG170 (जमीनी विमान)
3.आंतरिक परत 2: TG170 (शक्ति विमान)
4निचली परतः रोजर्स (अंतर जोड़े, 10Gbps)
2प्रतिबाधा नियंत्रण
रोजर्स परतें: पॉलर Si8000 जैसे उपकरणों का उपयोग करके लक्ष्य प्रतिबाधा (जैसे, 50Ω) प्राप्त करने के लिए निशान आयामों (चौड़ाई, अंतराल) की गणना करें। रोजर्स RO4350 (0.2 मिमी डायलेक्ट्रिक) पर 50Ω माइक्रोस्ट्रिप के लिए 0.15 मिमी के निशान की चौड़ाई.
टीजी170 परतें: कम गति वाले संकेतों के लिए, प्रतिबाधा सहिष्णुता ±10% (रोजर्स परतों के लिए ±5% के मुकाबले) तक आराम कर सकती है, डिजाइन को सरल बनाती है।
3थर्मल और मैकेनिकल संतुलन
सीटीई मिलानः रोजर्स (जेड-अक्ष सीटीई = 30 पीपीएम/°C) और टीजी170 (5060 पीपीएम/°C) में अलग-अलग थर्मल विस्तार दरें होती हैं।
विस्तार तनाव को कम करने के लिए पतली रोजर्स परतों (0.2 ∼ 0.3 मिमी) का उपयोग करना।
उनके बीच "बफर" परतें (जैसे, कांच के कपड़े के साथ TG170) जोड़ना।
तांबे का वजनः वर्तमान से निपटने के लिए TG170 पावर परतों में 2 औंस तांबे का उपयोग करें, और नुकसान को कम करने के लिए रोजर्स सिग्नल परतों में 1 औंस का उपयोग करें।
4सामग्री संगतता
प्रीप्रिग का चयनः एपॉक्सी आधारित प्रीप्रिग (जैसे, आइसोला एफआर408) का उपयोग करें जो रोजर्स और टीजी 170 दोनों के लिए अच्छी तरह से बंधते हैं। पॉलिएस्टर प्रीप्रिग से बचें, जो रोजर्स से विघटित हो सकते हैं।
सतह उपचार: रॉजर्स को टीजी170 परतों के लिए आसंजन में सुधार के लिए टुकड़े टुकड़े करने से पहले प्लाज्मा सफाई की आवश्यकता होती है।
विनिर्माण चुनौतियां और समाधान
हाइब्रिड पीसीबी में सामग्री के मतभेदों के कारण विनिर्माण में अनूठी बाधाएं हैं, लेकिन नियंत्रित प्रक्रियाओं के साथ इनका प्रबंधन किया जा सकता हैः
1. लेमिनेशन बॉन्डिंग
चुनौतीः रोजर्स और टीजी 170 मानक प्रीपेग के साथ खराब बंधन रखते हैं, जिससे विघटन होता है।
समाधानः मिश्रित टुकड़े टुकड़े के लिए डिज़ाइन किए गए संशोधित एपॉक्सी प्रीप्रिग (जैसे, रोजर्स 4450 एफ) का उपयोग करें। पूर्ण आसंजन सुनिश्चित करने के लिए टुकड़े टुकड़े के दौरान 300 ~ 400 पीएसआई दबाव और 180 डिग्री सेल्सियस तापमान लागू करें।
2थर्मल विस्तार असंगतता
चुनौतीः रिफ्लो के दौरान अंतर विस्तार से विकृति या परत पृथक्करण हो सकता है।
समाधान:
रोजर्स परत मोटाई को कुल पीसीबी मोटाई के ≤ 30% तक सीमित करें।
तनाव को संतुलित करने के लिए एक सममित स्टैक-अप (रोजर्स और टीजी 170 परतों का दर्पण) का उपयोग करें।
3ड्रिलिंग और प्लैटिंग
चुनौतीः रॉजर्स TG170 से नरम है, जिससे असमान ड्रिलिंग और प्लेटिंग रिक्त स्थान होते हैं।
समाधान:
रॉजर परतों के लिए हीरे से ढकी हुई ड्रिल बिट्स का प्रयोग करें, फाड़ने से बचने के लिए कम फ़ीड दर (50% मानक) के साथ।
दो चरणों में प्लेट व्यासः पहले कॉपर स्ट्राइक (10μm) रॉजर्स को सील करने के लिए, फिर पूर्ण प्लेटिंग (25μm) चालकता के लिए।
4. गुणवत्ता नियंत्रण
निरीक्षणः रोजर्स और टीजी170 परतों के बीच विघटन का पता लगाने के लिए अल्ट्रासोनिक परीक्षण का उपयोग करें।
परीक्षणः यांत्रिक स्थिरता को सत्यापित करने के लिए थर्मल साइकिलिंग (-1,000 चक्रों के लिए -40°C से 125°C तक) करें।
हाइब्रिड पीसीबी के अनुप्रयोग
हाइब्रिड पीसीबी उच्च आवृत्ति प्रदर्शन और लागत दक्षता दोनों की आवश्यकता वाले अनुप्रयोगों में चमकते हैंः
1. 5जी बेस स्टेशन
आवश्यकताः 28GHz mmWave सिग्नल (कम हानि) + बिजली वितरण (लागत दक्षता) ।
डिजाइनः आरएफ फ्रंटएंड के लिए रोजर्स परतें; डीसी पावर और नियंत्रण सर्किट के लिए टीजी 170।
परिणाम: 30% लागत में कमी, 95% सिग्नल अखंडता के साथ सभी रोजर्स डिजाइनों के मुकाबले।
2ऑटोमोटिव रडार
आवश्यकताः 77GHz रडार सिग्नल (स्थिर Dk) + कठोरता (उच्च Tg) ।
डिजाइनः रडार ट्रांससीवर के निशान के लिए रोजर्स; पावर मैनेजमेंट और CAN बस के लिए TG170.
परिणामः आईएसओ 26262 विश्वसनीयता मानकों को पूरा करता है जबकि सामग्री लागत में 25% की कटौती होती है।
3औद्योगिक सेंसर
आवश्यकताः 6GHz IoT सिग्नल + फैक्ट्री तापमान के प्रतिरोध।
डिजाइनः वायरलेस संचार के लिए रोजर्स; सेंसर शक्ति और प्रसंस्करण के लिए TG170।
परिणामः <1% संकेत हानि के साथ 85°C फैक्ट्री वातावरण में जीवित रहता है।
हाइब्रिड बनाम शुद्ध सामग्री पीसीबीः एक प्रदर्शन-लागत तुलना
| मीट्रिक | हाइब्रिड (रोजर्स + टीजी170) | सभी रोजर्स | सभी TG170 |
|---|---|---|---|
| 28GHz सिग्नल हानि (10 सेमी) | 3.5dB | 3.2dB | 8.0dB |
| लागत (12 परत पीसीबी) | $150/इकाई | $220/इकाई | $90/ यूनिट |
| ऊष्मा चालकता | 0.4 W/m·K | 0.6 W/m·K | 0.25 W/m·K |
| यांत्रिक कठोरता | उच्च | मध्यम | उच्च |
| के लिए सर्वश्रेष्ठ | संतुलित उच्च आवृत्ति/लागत | महत्वपूर्ण उच्च आवृत्ति | कम लागत, कम आवृत्ति |
सामान्य प्रश्न
प्रश्न: क्या हाइब्रिड पीसीबी 60GHz+ आवृत्तियों को संभाल सकते हैं?
A: हाँ, लेकिन 60GHz पथों के लिए रोजर्स परतों को आरक्षित करें (उदाहरण के लिए, रोजर्स RT / Duroid 5880 Dk = 2.2) और समर्थन परतों के लिए TG170 का उपयोग करें। हाइब्रिड डिजाइनों में 60GHz पर सिग्नल हानि ~ 5dB / 10cm है, बनाम4dB सभी-रॉजर्स में.
प्रश्न: मैं रोजर्स और टीजी170 के बीच आसंजन कैसे सुनिश्चित करूं?
उत्तरः संगत प्रीप्रिग (जैसे, रोजर्स 4450 एफ), प्लाज्मा-उपचारित रोजर्स सतहों का उपयोग करें, और लेमिनेशन दबाव (300 ~ 400 पीएसआई) और तापमान (180 डिग्री सेल्सियस) को नियंत्रित करें।
प्रश्न: क्या हाइब्रिड पीसीबी का डिजाइन अधिक जटिल है?
उत्तर: उन्हें सावधानीपूर्वक स्टैक-अप योजना की आवश्यकता होती है, लेकिन आधुनिक उपकरण (अल्टियम, कैडेंस) प्रतिबाधा गणना और परत असाइनमेंट को सरल बनाते हैं। लागत बचत अक्सर अतिरिक्त डिजाइन प्रयास को सही ठहराती है।
प्रश्न: हाइब्रिड पीसीबी में अधिकतम कितनी परतें हो सकती हैं?
उत्तर: 20+ परतें उचित स्टैक-अप प्रतिरूपता के साथ संभव हैं। दूरसंचार 5 जी पीसीबी अक्सर 16-परत हाइब्रिड डिजाइन (4 रोजर्स, 12 टीजी 170) का उपयोग करते हैं।
प्रश्न: क्या हाइब्रिड पीसीबी के लिए विशेष परीक्षण की आवश्यकता होती है?
उत्तर: हाँ ⇒ रॉजर्स परतों में प्रतिबाधा को सत्यापित करने के लिए विघटन और टीडीआर (टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री) के लिए अल्ट्रासोनिक निरीक्षण जोड़ें। थर्मल साइक्लिंग परीक्षण (-40 °C से 125 °C) यांत्रिक स्थिरता को मान्य करते हैं।
निष्कर्ष
रॉजर्स और टीजी170 सामग्री को जोड़ने वाले हाइब्रिड पीसीबी एक स्मार्ट समझौता है, जो गैर-महत्वपूर्ण परतों के लिए लागत प्रभावी टीजी170 का लाभ उठाते हुए उच्च आवृत्ति प्रदर्शन प्रदान करता है।संकेत की अखंडता के लिए सामग्रियों को उनकी ताकतों के लिए रणनीतिक रूप से असाइन करकेमैकेनिकल ताकत और लागत के लिए, TG170 इंजीनियर बिना अधिक खर्च किए 5G, रडार और औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स की मांगों को पूरा करने वाले पीसीबी बना सकते हैं।
सफलता सावधानीपूर्वक स्टैक-अप डिजाइन, सामग्री संगतता, और नियंत्रित विनिर्माण प्रक्रियाओं पर निर्भर करती है। इन जगहों पर, हाइब्रिड पीसीबी प्रदर्शन को संतुलित करने के लिए एक सम्मोहक समाधान प्रदान करते हैं,विश्वसनीयता, और आज की सबसे अधिक मांग वाली इलेक्ट्रॉनिक प्रणालियों में लागत।
जैसे-जैसे उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में वृद्धि जारी रहती है, बजट को तोड़ने के बिना नवाचार करने के इच्छुक इंजीनियरों के लिए हाइब्रिड लेमिनेशन एक प्रमुख रणनीति बनी रहेगी।
अपनी पूछताछ सीधे हमें भेजें
