सर्किट बोर्ड उत्पादन में एलडीआई और सीसीडी मशीनें: प्रौद्योगिकियां, अनुप्रयोग और प्रदर्शन

परिशुद्धता से संचालित सर्किट बोर्ड विनिर्माण की दुनिया में, सटीकता और दक्षता सुनिश्चित करने में उनकी भूमिका के लिए दो प्रौद्योगिकियां बाहर खड़ी हैंःलेजर डायरेक्ट इमेजिंग (एलडीआई) और चार्ज-कपल्ड डिवाइस (सीसीडी) निरीक्षण प्रणालीएलडीआई ने पीसीबी पैटर्न बनाने की प्रक्रिया में क्रांति ला दी है, पारंपरिक फोटोलिथोग्राफी को लेजर परिशुद्धता से बदल दिया है, जबकि सीसीडी मशीनें महत्वपूर्ण गुणवत्ता नियंत्रण चेकपॉइंट के रूप में कार्य करती हैं।दोषों का पता लगाना जो प्रदर्शन को खतरे में डाल सकते हैंसाथ में, वे आधुनिक पीसीबी उत्पादन की रीढ़ बनाते हैं, जो 5 जी राउटर से लेकर ऑटोमोटिव सेंसर तक हर चीज में उपयोग किए जाने वाले उच्च घनत्व, उच्च विश्वसनीयता वाले बोर्डों के निर्माण को सक्षम करते हैं।यह गाइड एलडीआई और सीसीडी मशीनों के काम करने के तरीके में गोता लगाता है, उनकी अनूठी ताकतें, और वे उत्पादन कार्यप्रवाह में एक-दूसरे को कैसे पूरक करते हैं।

महत्वपूर्ण बातें
1एलडीआई मशीनें पीसीबी पर सीधे सर्किट पैटर्न को इमेज करने के लिए यूवी लेजर का उपयोग करती हैं, जो पारंपरिक फोटोमास्क की तुलना में 5 गुना बेहतर ±2μm सटीकता प्राप्त करती हैं।
2.सीसीडी निरीक्षण प्रणाली, 5 ¢ 50 एमपी कैमरों के साथ, 1 ¢ 2 मिनट में प्रत्येक बोर्ड पर 99% दोषों (जैसे शॉर्ट सर्किट, लापता निशान) का पता लगाती है, जो मैनुअल निरीक्षण (85% पता लगाने की दर) से बहुत बेहतर है।
3.एलडीआई फोटोमास्क के निर्माण और हैंडलिंग को समाप्त करके उत्पादन समय को 30% कम करता है, जबकि सीसीडी दोषों के प्रारंभिक पता लगाने के माध्यम से पुनः कार्य लागत को 60% तक कम करता है।
4एलडीआई और सीसीडी मिलकर जटिल पीसीबी (10+ परतें, 0.4 मिमी पिच बीजीए) का बड़े पैमाने पर उत्पादन 100 पीपीएम से कम दोष दर के साथ, सख्त ऑटोमोबाइल और एयरोस्पेस मानकों को पूरा करने में सक्षम बनाते हैं।

एलडीआई मशीनें क्या हैं और वे कैसे काम करती हैं?
लेजर डायरेक्ट इमेजिंग (एलडीआई) मशीनें पारंपरिक फोटोलिथोग्राफी प्रक्रिया की जगह लेती हैं, जो पीसीबी पर सर्किट पैटर्न को स्थानांतरित करने के लिए भौतिक फोटोमास्क का उपयोग करती है।एलडीआई उच्च शक्ति वाले यूवी लेजरों का उपयोग करता है ताकि पीसीबी पर प्रकाशसंवेदनशील प्रतिरोध कोटिंग पर सीधे सर्किट को खींचा जा सके।.

एलडीआई प्रक्रियाः कदम दर कदम
1पीसीबी तैयारी: नंगे पीसीबी को प्रकाशसंवेदनशील प्रतिरोध (सूखी फिल्म या तरल) से लेपित किया जाता है, जो यूवी प्रकाश के संपर्क में आने पर कठोर हो जाता है।
2लेजर इमेजिंग: एक यूवी लेजर (355 एनएम तरंग दैर्ध्य) प्रतिरोध को स्कैन करता है, जो उन क्षेत्रों को उजागर करता है जो तांबे के निशान बन जाएंगे। लेजर को सीएडी डेटा द्वारा नियंत्रित किया जाता है,पीसीबी की परतों के साथ सटीक संरेखण सुनिश्चित करना.
3विकासः अनदेखा प्रतिरोध धोया जाता है, जिससे एक सुरक्षात्मक पैटर्न बना रहता है जो सर्किट को परिभाषित करता है।
4उत्कीर्णन: उजागर तांबे को उत्कीर्ण किया जाता है, जिससे कठोर प्रतिरोध द्वारा संरक्षित वांछित निशान छोड़ दिए जाते हैं।

एलडीआई के प्रमुख लाभ
सटीकताः लेजर ±2μm संरेखण सटीकता प्राप्त करते हैं, जो कि फोटोमास्क के साथ ±10μm की तुलना में है, जो 50μm के निशान और व्यास के माध्यम से 0.1mm को सक्षम करता है।
गतिः फोटोमास्क उत्पादन (जो 24 से 48 घंटे का समय लेता है) को समाप्त करता है और पैटर्न हस्तांतरण समय को 50% तक कम करता है।
लचीलापन: सॉफ्टवेयर के माध्यम से सर्किट पैटर्न को आसानी से समायोजित करें, प्रोटोटाइप या छोटे बैच उत्पादन के लिए आदर्श।
लागत-प्रभावीताः कम से मध्यम मात्रा (100 ₹10,000 इकाइयों) के लिए, एलडीआई फोटोमास्क लागत ((500 ₹2,000 प्रति मास्क सेट) से बचता है।

सीसीडी मशीनें क्या हैं और पीसीबी उत्पादन में उनकी भूमिका क्या है?
चार्ज-कपल्ड डिवाइस (सीसीडी) मशीनें स्वचालित निरीक्षण प्रणाली हैं जो पीसीबी की छवियों को कैप्चर करने के लिए उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरों का उपयोग करती हैं, फिर सॉफ्टवेयर एल्गोरिदम का उपयोग करके दोषों के लिए उनका विश्लेषण करती हैं।वे प्रमुख चरणों में तैनात हैं।: उत्कीर्णन के बाद (चिह्नों की अखंडता की जांच करने के लिए), घटकों को रखने के बाद और मिलाप के बाद।

सीसीडी निरीक्षण कैसे काम करता है
1छवि कैप्चरः एलईडी प्रकाश व्यवस्था (सफेद, आरजीबी या अवरक्त) के साथ कई सीसीडी कैमरे (8 तक) विभिन्न कोणों से पीसीबी की 2 डी या 3 डी छवियों को कैप्चर करते हैं।
2छवि प्रसंस्करण: सॉफ्टवेयर विसंगतियों की पहचान करने के लिए छवियों की तुलना एक "गोल्डन टेम्पलेट" (एक दोष मुक्त संदर्भ) से करता है।
3दोष वर्गीकरणः शॉर्ट सर्किट, खुले निशान या गलत संरेखित घटकों जैसे मुद्दों को समीक्षा के लिए गंभीरता (महत्वपूर्ण, प्रमुख, मामूली) द्वारा चिह्नित किया जाता है।
4रिपोर्टिंगः प्रवृत्ति विश्लेषण के लिए डेटा लॉग किया जाता है, जिससे निर्माताओं को मूल कारणों को संबोधित करने में मदद मिलती है (उदाहरण के लिए, एक विशिष्ट पीसीबी क्षेत्र में एक आवर्ती शॉर्ट एक एलडीआई कैलिब्रेशन समस्या का संकेत दे सकता है) ।

सीसीडी निरीक्षण प्रणालियों के प्रकार
a.2D CCD: ऊपर से नीचे की छवियों का उपयोग करके 2D दोषों (जैसे, निशान चौड़ाई, लापता घटक) की जांच।
b.3D CCD: ऊंचाई से संबंधित मुद्दों (जैसे, मिलाप जोड़ों की मात्रा, घटक coplanarity) का पता लगाने के लिए संरचित प्रकाश या लेजर स्कैनिंग का उपयोग करता है।
सी.इनलाइन सीसीडीः वास्तविक समय निरीक्षण के लिए उत्पादन लाइनों में एकीकृत, प्रति मिनट 60 पीसीबी तक की प्रसंस्करण।
d.ऑफलाइन सीसीडीः विस्तृत नमूनाकरण या विफलता विश्लेषण के लिए उपयोग किया जाता है, ठीक-पीच दोषों के लिए उच्च संकल्प (50MP) के साथ।

एलडीआई बनाम सीसीडीः पीसीबी उत्पादन में पूरक भूमिकाएं
जबकि एलडीआई और सीसीडी अलग-अलग उद्देश्यों के लिए कार्य करते हैं, वे पीसीबी गुणवत्ता सुनिश्चित करने में निकटता से जुड़े हुए हैं।

आधुनिक पीसीबी के लिए एलडीआई और सीसीडी क्यों आवश्यक हैं?
जैसे-जैसे पीसीबी 10+ परतों, 50μm निशान, और 0.4 मिमी पिच घटकों के साथ अधिक जटिल हो जाते हैं, पारंपरिक विधियों को बनाए रखने के लिए संघर्ष करना पड़ता है।

1उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई) पीसीबी को सक्षम करना
एलडीआई की भूमिकाः लगातार सटीकता के साथ 50μm के निशान और 100μm के माध्यम बनाता है, जिससे एचडीआई डिजाइन (जैसे, 5जी बेस स्टेशन पीसीबी) संभव हो जाते हैं।
सीसीडी की भूमिकाः इन छोटी-छोटी विशेषताओं का निरीक्षण करता है, जैसे कि निशान पतला होने या गलत संरेखण के माध्यम से दोष, जो उच्च गति वाले सर्किट में सिग्नल हानि का कारण बनता है।

2उत्पादन लागत में कमी
एलडीआई बचतः फोटोमास्क की लागत को समाप्त करता है और असंगत परतों से स्क्रैप को कम करता है (उच्च मात्रा में उत्पादन में 70% तक) ।
b.CCD बचतः दोषों को जल्दी पकड़ता है (उदाहरण के लिए, उत्कीर्णन के बाद, असेंबली के बाद नहीं), 60% तक पुनः कार्य लागत को कम करता है। एक एकल चूक शॉर्ट सर्किट (50 को असेंबली के बाद ठीक करने के लिए बनाम) की लागत हो सकती है।.

3सख्त उद्योग मानकों को पूरा करना
a.ऑटोमोटिव (IATF 16949): दोष दर <100 ppm की आवश्यकता होती है। एलडीआई की सटीकता और सीसीडी की 99% पता लगाने की दर अनुपालन सुनिश्चित करती है।
एयरोस्पेस (AS9100): ऑडिट ट्रेल के लिए एलडीआई और सीसीडी दोनों लॉग डेटा (पैटर्न फाइलें, निरीक्षण रिपोर्ट) की मांग करता है।
c. मेडिकल (आईएसओ 13485): शून्य महत्वपूर्ण दोषों की आवश्यकता होती है। सीसीडी की 3 डी निरीक्षण जीवन रक्षक उपकरणों में सोल्डर रिक्तियों जैसे सूक्ष्म मुद्दों को पकड़ती है।

एलडीआई और सीसीडी कार्यान्वयन में चुनौतियां और समाधान
यद्यपि शक्तिशाली, एलडीआई और सीसीडी प्रणालियों को अधिकतम प्रदर्शन के लिए सावधानीपूर्वक सेटअप की आवश्यकता होती हैः

1एलडीआई चुनौतियां
a.लेजर बहावः समय के साथ, लेजर कैलिब्रेशन से बाहर बह सकते हैं, जिससे निशान चौड़ाई में भिन्नता हो सकती है।
समाधानः लेजर के संरेखण को समायोजित करने के लिए एक संदर्भ बोर्ड और सीसीडी निरीक्षण से वास्तविक समय की प्रतिक्रिया के साथ दैनिक कैलिब्रेशन।
प्रतिरोध संवेदनशीलताः प्रतिरोध मोटाई में भिन्नताएं एक्सपोजर को प्रभावित करती हैं, जिससे कम/अधिक एक्सपोजर वाले क्षेत्र होते हैं।
समाधानः मोटाई की निगरानी (± 1μm सहिष्णुता) के साथ स्वचालित प्रतिरोध कोटिंग सिस्टम।
उच्च मात्रा के लिए थ्रूपुटः एलडीआई 100,000 से अधिक इकाइयों के लिए फोटोलिथोग्राफी की तुलना में धीमा है।
समाधान: कई एलडीआई मशीनों को समानांतर में तैनात करें या हाइब्रिड सिस्टम (बड़ी मात्रा के लिए फोटोमास्क, प्रोटोटाइप के लिए एलडीआई) का उपयोग करें।

2सीसीडी चुनौतियां
गलत सकारात्मकः धूल या परावर्तन गलत दोष अलर्ट को ट्रिगर कर सकते हैं, उत्पादन को धीमा कर सकते हैं।
समाधानः एआई-संचालित एल्गोरिदम वास्तविक समस्याओं को शोर से अलग करने के लिए हजारों दोष छवियों पर प्रशिक्षित।
b.3D दोष का पता लगाना: पारंपरिक 2D सीसीडी ऊंचाई से संबंधित मुद्दों (जैसे, बीजीए पर अपर्याप्त मिलाप) को याद करता है।
समाधानः लेजर प्रोफाइलिंग के साथ 3 डी सीसीडी सिस्टम, जो ±5μm सटीकता के साथ मिलाप की मात्रा को मापते हैं।
जटिल पीसीबी ज्यामितिः कठोर-लचीला पीसीबी या घुमावदार सतहें मानक सीसीडी प्रणालियों को भ्रमित करती हैं।
समाधान: बहु-कोण कैमरे और समायोज्य प्रकाश व्यवस्था कठिन-से-पहुंचने वाले क्षेत्रों को कैद करने के लिए।

वास्तविक दुनिया के केस अध्ययन
1एचडीआई पीसीबी निर्माता
5जी राउटरों के लिए 12 परत एचडीआई पीसीबी के निर्माता ने एलडीआई के साथ फोटोलिथोग्राफी को बदल दिया और 3 डी सीसीडी निरीक्षण जोड़ाः
परिणामः निशान चौड़ाई में भिन्नता ±8μm से ±3μm तक गिर गई; दोष दर 500 ppm से गिरकर 80 ppm हो गई।
आरओआईः स्क्रैप और रीवर्किंग में कमी के माध्यम से 9 महीने में एलडीआई/सीसीडी निवेश की वसूली।

2मोटर वाहन पीसीबी आपूर्तिकर्ता
एक ऑटो पार्ट्स कंपनी ने एलडीआई पैटर्निंग के बाद इनलाइन सीसीडी निरीक्षण को एकीकृत किया:
चुनौतीः एडीएएस सेंसर पीसीबी में 0.1 मिमी शॉर्ट्स को पकड़ना (फील्ड विफलताओं से बचने के लिए महत्वपूर्ण) ।
समाधान: 50MP 2D सीसीडी एआई एल्गोरिदम के साथ, 99.9% शॉर्ट्स का पता लगाता है।
प्रभाव: पैटर्न दोषों से संबंधित क्षेत्र की विफलता शून्य हो गई, आईएटीएफ 16949 आवश्यकताओं को पूरा करती है।

3चिकित्सा उपकरण निर्माता
पेसमेकर पीसीबी के एक निर्माता ने ठीक-पीच (0.4 मिमी) पैटर्न के लिए एलडीआई और सोल्डर जोड़ों के निरीक्षण के लिए 3 डी सीसीडी का इस्तेमाल कियाः
परिणामः एफडीए नियमों के 100% अनुपालन को सुनिश्चित किया गया, 10,000+ इकाइयों में शून्य दोष के साथ।
प्रमुख अंतर्दृष्टि: सीसीडी डेटा एलडीआई मशीनों को वापस खिलाया जाता है, जो लगातार पैटर्न के लिए लेजर सेटिंग्स को अनुकूलित करता है।

सामान्य प्रश्न
प्रश्न: क्या एलडीआई पूरी तरह से फोटोलिथोग्राफी की जगह ले सकता है?
उत्तरः अधिकांश अनुप्रयोगों के लिए, हाँ, विशेष रूप से एचडीआई, प्रोटोटाइप, या कम से मध्यम मात्रा के लिए। उच्च मात्रा (100k + इकाइयों) सरल पीसीबी अभी भी कम प्रति इकाई लागत के लिए फोटोलिथोग्राफी का उपयोग कर सकते हैं।

प्रश्न: सीसीडी मशीनें प्रतिबिंबित घटकों (जैसे, सोने से ढंके पिन) को कैसे संभालती हैं?
उत्तर: 3 डी सीसीडी सिस्टम चकाचौंध को कम करने के लिए ध्रुवीकृत प्रकाश व्यवस्था या कई जोखिम कोणों का उपयोग करते हैं। उन्नत एल्गोरिदम झूठे दोषों से बचने के लिए प्रतिबिंबों को भी फ़िल्टर करते हैं।

प्रश्न: एलडीआई विश्वसनीय रूप से किस न्यूनतम सुविधा आकार का उत्पादन कर सकता है?
उत्तरः अत्याधुनिक एलडीआई मशीनें 30μm के निशान और 50μm के माध्यम बना सकती हैं, हालांकि लागत-प्रभावशीलता के लिए 50μm के निशान अधिक आम हैं।

प्रश्न: एलडीआई और सीसीडी मशीनों को कितनी बार रखरखाव की आवश्यकता होती है?
एः एलडीआई लेजर को वार्षिक सेवा की आवश्यकता होती है; सीसीडी कैमरों को लेंस की सफाई साप्ताहिक (या धूल भरे वातावरण में दैनिक) की आवश्यकता होती है। कैलिब्रेशन जांच दैनिक की जाती है।

प्रश्न: क्या एलडीआई और सीसीडी कठोर-लचीला पीसीबी के लिए उपयुक्त हैं?
उत्तर: हाँ। एलडीआई सॉफ्टवेयर समायोजन के साथ लचीले सब्सट्रेट के अनुकूल होता है, जबकि घुमावदार सतह स्कैनिंग के साथ सीसीडी सिस्टम फ्लेक्स जोन को संभालते हैं।

निष्कर्ष
एलडीआई और सीसीडी मशीनों ने पीसीबी उत्पादन को बदल दिया है, जिससे आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स के लिए आवश्यक सटीकता और गुणवत्ता संभव हो गई है। एलडीआई के लेजर-संचालित पैटर्निंग से फोटोमास्क की सीमाएं समाप्त हो जाती हैं,जबकि सीसीडी के स्वचालित निरीक्षण से यह सुनिश्चित होता है कि दोषों को जल्दी पता लगाया जाए।, वे उच्च घनत्व, उच्च विश्वसनीयता वाले पीसीबी को एक वास्तविकता बनाते हैं। 5 जी, ऑटोमोटिव और चिकित्सा बाजारों में प्रतिस्पर्धा करने का लक्ष्य रखने वाले निर्माताओं के लिए, एलडीआई और सीसीडी में निवेश करना केवल एक विकल्प नहीं है बल्कि एक आवश्यकता है।जैसे-जैसे पीसीबी की जटिलता बढ़ती जाती है, ये प्रौद्योगिकियां विकसित होंगी, एआई और 3 डी क्षमताओं के साथ सर्किट बोर्ड उत्पादन में क्या संभव है इसकी सीमाओं को और आगे बढ़ाया जाएगा।