2025-07-11
आधुनिक पीसीबी डिजाइन में, जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स अधिक जटिल होते जा रहे हैं, 5 जी उपकरणों, चिकित्सा उपकरणों और औद्योगिक सेंसरों को सोचें, इंजीनियर सिग्नल अखंडता को प्रबंधित करने के लिए कई प्रतिबाधा समूहों पर तेजी से भरोसा करते हैं।ये समूह, जो परिभाषित करते हैं कि विद्युत संकेतों के निशानों के माध्यम से कैसे यात्रा करते हैं, यह सुनिश्चित करते हैं कि संकेत मजबूत रहें और हस्तक्षेप से मुक्त रहें।एकल पीसीबी में कई प्रतिबाधा समूहों को एकीकृत करने से विनिर्माण क्षमता के लिए अद्वितीय चुनौतियां पैदा होती हैंआइए इन चुनौतियों को तोड़-फोड़ करें, वे क्यों मायने रखती हैं, और उन्हें कैसे दूर किया जाए।
प्रतिबाधा समूह क्या हैं?
प्रतिबाधा समूह एक पीसीबी पर संकेतों के व्यवहार को वर्गीकृत करते हैं, प्रत्येक में संकेत अखंडता बनाए रखने के लिए विशिष्ट डिजाइन नियम होते हैं। सबसे आम प्रकारों में शामिल हैंः
| प्रतिबाधा प्रकार | प्रमुख विशेषताएं | महत्वपूर्ण डिजाइन कारक |
|---|---|---|
| एकल-अंत | व्यक्तिगत निशानों पर ध्यान केंद्रित करता है; सरल, कम गति वाले संकेतों के लिए प्रयोग किया जाता है। | डायलेक्ट्रिक स्थिर, निशान चौड़ाई, तांबा वजन |
| अंतर | शोर को कम करने के लिए जोड़े गए निशानों का उपयोग करता है; उच्च गति संकेतों (जैसे, यूएसबी, एचडीएमआई) के लिए आदर्श। | ट्रेस स्पेसिंग, सब्सट्रेट ऊंचाई, डाइलेक्ट्रिक गुण |
| कॉप्लानर | ग्राउंड/पावर प्लेन से घिरा सिग्नल ट्रेस; आरएफ डिजाइनों में आम है। | जमीनी विमानों से दूरी, निशान की चौड़ाई |
कई समूह आवश्यक हैं क्योंकि आधुनिक पीसीबी अक्सर मिश्रित संकेतों को संभालते हैं, उदाहरण के लिए, एक सूक्ष्म नियंत्रक के डिजिटल आदेशों के साथ सेंसर के एनालॉग डेटा।लेकिन यह मिश्रण महत्वपूर्ण विनिर्माण बाधाओं का परिचय देता है.
उत्पादन में कई प्रतिबाधा समूहों की चुनौतियां
कई प्रतिबाधा समूहों को एकीकृत करने से पीसीबी विनिर्माण क्षमता में कई तरीकों से तनाव होता है, डिजाइन जटिलता से लेकर गुणवत्ता नियंत्रण तक।
1. ढेर-अप जटिलता
पीसीबी स्टैक-अप (स्तर व्यवस्था) को प्रत्येक प्रतिबाधा समूह को समायोजित करने के लिए सावधानीपूर्वक इंजीनियर किया जाना चाहिए। प्रत्येक समूह को अद्वितीय निशान चौड़ाई, dielectric मोटाई,और संदर्भ विमान स्थानइस जटिलता के कारण:
a.अधिक परतों की संख्याः अधिक समूहों को अक्सर संकेतों को अलग करने और क्रॉसस्टॉक को रोकने के लिए अतिरिक्त परतों की आवश्यकता होती है, जिससे उत्पादन समय और लागत बढ़ जाती है।
b.समरूपता के मुद्देः असममित स्टैक-अप लेमिनेशन के दौरान विकृति का कारण बनते हैं, विशेष रूप से विषम परतों की संख्या के साथ। यहां तक कि परत डिजाइन इस जोखिम को कम करते हैं लेकिन जटिलता जोड़ते हैं।
c.थर्मल प्रबंधन चुनौतियांः उच्च गति वाले संकेत गर्मी उत्पन्न करते हैं, जिसके लिए थर्मल वायस और गर्मी प्रतिरोधी सामग्रियों की आवश्यकता होती है।
उदाहरण: तीन प्रतिबाधा समूहों (एकल-अंत, अंतर, coplanar) के साथ 12 परतों वाले पीसीबी को समर्पित ग्राउंड प्लेन के लिए 2 ¢ 3 अतिरिक्त परतों की आवश्यकता होती है,एक सरल डिजाइन की तुलना में 30% तक टुकड़े टुकड़े करने का समय बढ़ाना.
2सामग्री और सहिष्णुता की सीमाएं
प्रतिबाधा सामग्री गुणों और विनिर्माण सहिष्णुता के प्रति अत्यधिक संवेदनशील है। छोटे भिन्नता संकेत अखंडता को फेंक सकते हैंः
a. डायलेक्ट्रिक स्थिर (Dk): FR-4 (Dk ~4.2) बनाम Rogers 4350B (Dk ~3.48) जैसी सामग्री संकेत की गति को प्रभावित करती है।
b. मोटाई में भिन्नता: प्रीप्रिग (बॉन्डिंग सामग्री) मोटाई में 5μm तक भी परिवर्तन होने से सख्त विनिर्देशों में विफल रहने पर प्रतिबाधा में 3~5% की बदलाव हो सकता है।
क. तांबे की एकरूपता: असमान चढ़ाना या उत्कीर्णन ट्रेस प्रतिरोध को बदल देता है, जो अंतर जोड़े के लिए महत्वपूर्ण है जहां समरूपता महत्वपूर्ण है।
| सामग्री | Dk (10GHz पर) | हानि स्पर्श | के लिए सर्वश्रेष्ठ |
|---|---|---|---|
| FR-4 | 4०४.०४5 | 0.02 ¢ 0.025 | सामान्य प्रयोजन, लागत संवेदनशील |
| रोजर्स 4350B | 3.48 | 0.0037 | उच्च आवृत्ति (5जी, आरएफ) |
| इन्सुलेशन FR408HR | 3.8 ¢4.0 | 0.018 | मिश्रित-संकेत डिजाइन |
3. रूटिंग और घनत्व प्रतिबंध
प्रत्येक प्रतिबाधा समूह के पास सख्त ट्रैक चौड़ाई और अंतराल नियम होते हैं, जिससे यह सीमित होता है कि घटकों को कितनी घनी जगह पर रखा जा सकता हैः
a.ट्रैक चौड़ाई की आवश्यकताएं: 50Ω अंतर जोड़ी को 6mm के अंतर के साथ ~8mm चौड़ाई की आवश्यकता होती है, जबकि 75Ω एकल-अंत वाले ट्रैक को संकीर्ण स्थानों में 12mm चौड़ाई की आवश्यकता हो सकती है।
b.Crosstalk जोखिमः हस्तक्षेप से बचने के लिए अलग-अलग समूहों (जैसे, एनालॉग और डिजिटल) से संकेतों को 3×5x निशान चौड़ाई से अलग किया जाना चाहिए।
c.Via प्लेसमेंटः Vias (layer को जोड़ने वाले छेद) रिटर्न पथ को बाधित करते हैं, जिससे प्रतिबाधा असंगति से बचने के लिए सावधानीपूर्वक प्लेसमेंट की आवश्यकता होती है।
| प्रतिबाधा/उपयोग मामला | न्यूनतम निशान अंतर (चौड़ाई के सापेक्ष) |
|---|---|
| 50Ω संकेत | 1 ¢ 2x निशान चौड़ाई |
| 75Ω संकेत | 2×3x निशान चौड़ाई |
| आरएफ/माइक्रोवेव (>1GHz) | >5 गुना निशान चौड़ाई |
| एनालॉग/डिजिटल अलगाव | >4x निशान चौड़ाई |
4परीक्षण और सत्यापन में बाधाएं
एकाधिक समूहों में प्रतिबाधा सत्यापित करना त्रुटि-प्रवण हैः
a.TDR परिवर्तनशीलताः टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री (TDR) उपकरण प्रतिबाधा को मापते हैं, लेकिन अलग-अलग वृद्धि समय (100ps बनाम 50ps) 4% माप स्विंग्स का कारण बन सकते हैं।
b.नमूना लेने की सीमाएंः प्रत्येक निशान का परीक्षण करना अव्यावहारिक है, इसलिए निर्माता परीक्षण कूपन (छोटे प्रतिकृतियां) का उपयोग करते हैं। खराब कूपन डिजाइन के परिणामस्वरूप गलत परिणाम होते हैं।
c. परत-पर-पर परिवर्तनः प्रतिबाधा उत्कीर्णन मतभेदों के कारण आंतरिक और बाहरी परतों के बीच शिफ्ट हो सकती है, जिससे पास/फेल निर्णय कठिन हो जाते हैं।
उत्पादन क्षमता बढ़ाने के उपाय
इन चुनौतियों पर काबू पाने के लिए डिजाइन अनुशासन, सामग्री विज्ञान और विनिर्माण कठोरता के मिश्रण की आवश्यकता होती है।
1प्रारंभिक सिमुलेशन और योजना
डिजाइन के दौरान प्रतिबाधा समूहों का मॉडल बनाने के लिए Ansys SIwave या HyperLynx जैसे टूल का उपयोग करें:
परतों की संख्या और सामग्री विकल्पों को अनुकूलित करने के लिए स्टैक-अप का अनुकरण करें।
उत्पादन से पहले राउटिंग संघर्षों को चिह्नित करने के लिए क्रॉसटॉक विश्लेषण चलाएं.
प्रतिबाधा कूद को कम करने के लिए डिजाइन के माध्यम से परीक्षण करें।
2. सख्त सामग्री और प्रक्रिया नियंत्रण
सामग्री विनिर्देशों में लॉक करें: < 3% मोटाई सहिष्णुता के साथ प्रीपेग/डायलेक्ट्रिक के लिए आपूर्तिकर्ताओं के साथ काम करें।
उन्नत विनिर्माणः उत्कीर्णन त्रुटियों को पकड़ने के लिए माइक्रोविया (± 1μm सटीकता) और स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण (एओआई) के लिए लेजर ड्रिलिंग का उपयोग करें।
नाइट्रोजन लेमिनेशनः ऑक्सीकरण को कम करता है, स्थिर डाइलेक्ट्रिक गुण सुनिश्चित करता है।
3निर्माताओं के साथ सहयोगात्मक डिजाइन
अपने पीसीबी निर्माता को जल्दी से संलग्न करें:
विनिर्माण नोट्स में विस्तृत प्रतिबाधा तालिकाओं (ट्रैक चौड़ाई, अंतराल, लक्ष्य मूल्य) को साझा करें।
गलत संचार से बचने के लिए मानक फ़ाइलों (आईपीसी-2581, गेरबर) का उपयोग करें।
सटीक माप सुनिश्चित करने के लिए परीक्षण कूपन डिजाइनों को एक साथ मान्य करें।
4. सुव्यवस्थित परीक्षण प्रोटोकॉल
लगातार परिणामों के लिए 50ps वृद्धि समय के साथ टीडीआर उपकरणों पर मानकीकृत करें।
उच्च आवृत्ति समूहों के लिए वेक्टर नेटवर्क विश्लेषकों (वीएनए) के साथ टीडीआर को मिलाएं।
बाहरी परतों के लिए 100% एओआई और आंतरिक परतों के लिए एक्स-रे लागू करें ताकि दोषों को जल्दी से पता लगाया जा सके।
सफलता के लिए सर्वोत्तम अभ्यास
सख्ती से दस्तावेज करें: परत असाइनमेंट, सहिष्णुता (आमतौर पर ± 10%), और सामग्री विनिर्देशों के साथ एक मास्टर प्रतिबाधा तालिका बनाएं।
समरूपता को प्राथमिकता दें: विकृति को कम करने के लिए सम-स्तर स्टैक-अप का उपयोग करें।
पहला प्रोटोटाइपः बड़े पैमाने पर उत्पादन के लिए स्केल करने से पहले प्रतिबाधा नियंत्रण को मान्य करने के लिए एक छोटे बैच का परीक्षण करें।
निष्कर्ष
आधुनिक पीसीबी प्रदर्शन के लिए कई प्रतिबाधा समूह आवश्यक हैं, लेकिन वे सावधानीपूर्वक योजना के बिना विनिर्माण क्षमता को तनाव देते हैं।रूटिंग बाधाएँ, और परीक्षण अंतराल डिजाइनरों और निर्माताओं के बीच प्रारंभिक सहयोग के साथ आप दक्षता, गुणवत्ता और समय पर वितरण बनाए रख सकते हैं।
अपनी पूछताछ सीधे हमें भेजें
