2025-08-15
प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) निर्माण एक सटीक, बहु-चरणीय प्रक्रिया है जो एक डिजिटल डिज़ाइन को इलेक्ट्रॉनिक घटकों के लिए एक भौतिक प्लेटफ़ॉर्म में बदल देती है। प्रोटोटाइपिंग से लेकर बड़े पैमाने पर उत्पादन तक, प्रत्येक चरण—सामग्री चयन से लेकर अंतिम परीक्षण तक—सटीकता की मांग करता है ताकि यह सुनिश्चित किया जा सके कि पीसीबी अपने इच्छित अनुप्रयोग में विश्वसनीय रूप से प्रदर्शन करे। चाहे वह एक साधारण IoT सेंसर के लिए हो या एक जटिल 5G बेस स्टेशन के लिए, निर्माण प्रक्रिया को समझना डिज़ाइन, लागत और प्रदर्शन को अनुकूलित करने की कुंजी है।
यह मार्गदर्शिका पीसीबी निर्माण के 10 मुख्य चरणों को तोड़ती है, प्रमुख तकनीकों, गुणवत्ता जांच और मानक और उन्नत प्रक्रियाओं के बीच अंतर को उजागर करती है। अंत तक, आपके पास इस बात का स्पष्ट रोडमैप होगा कि आपका डिज़ाइन कैसे एक कार्यात्मक सर्किट बोर्ड बन जाता है।
मुख्य बातें
क. पीसीबी निर्माण में 10 महत्वपूर्ण चरण शामिल हैं, सामग्री काटने से लेकर अंतिम परीक्षण तक, प्रत्येक चरण प्रदर्शन और लागत को प्रभावित करता है।
ख. उन्नत प्रक्रियाएं (जैसे, लेजर ड्रिलिंग, स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण) सटीकता में सुधार करती हैं लेकिन मानक विधियों की तुलना में उत्पादन लागत में 10–30% जोड़ती हैं।
ग. सामग्री चयन (FR4 बनाम रोजर्स) और परत गणना (2 बनाम 16 परतें) निर्माण जटिलता और लीड टाइम को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।
घ. प्रत्येक चरण में गुणवत्ता जांच दोष दर को 10% (कोई निरीक्षण नहीं) से कम करती है<1% (व्यापक परीक्षण), जिससे 70% तक पुन: कार्य लागत कम होती है।
पीसीबी निर्माण का अवलोकन: डिज़ाइन से उत्पादन तक
पीसीबी निर्माण एक CAD (कंप्यूटर-एडेड डिज़ाइन) फ़ाइल को घटाव और योगात्मक प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला के माध्यम से एक भौतिक बोर्ड में परिवर्तित करता है। वर्कफ़्लो परत गणना, सामग्री और अनुप्रयोग के अनुसार भिन्न होता है लेकिन एक सुसंगत मुख्य अनुक्रम का पालन करता है। विवरण में जाने से पहले यहां एक उच्च-स्तरीय अवलोकन दिया गया है:
1. डिज़ाइन समीक्षा और CAM फ़ाइल तैयारी
2. सामग्री काटना
3. आंतरिक परत इमेजिंग
4. आंतरिक परत नक़्क़ाशी
5. परत लैमिनेशन
6. ड्रिलिंग
7. प्लेटिंग
8. बाहरी परत इमेजिंग और नक़्क़ाशी
9. सतह परिष्करण अनुप्रयोग
1. अंतिम परीक्षण और निरीक्षण
चरण 1: डिज़ाइन समीक्षा और CAM फ़ाइल तैयारी
निर्माण शुरू होने से पहले, डिज़ाइन को मान्य किया जाना चाहिए और निर्माण-तैयार फ़ाइलों में परिवर्तित किया जाना चाहिए।
क. निर्माण क्षमता के लिए डिज़ाइन (DFM) जांच: इंजीनियर यह सुनिश्चित करने के लिए CAD डिज़ाइन की समीक्षा करते हैं कि यह निर्माण बाधाओं को पूरा करता है (जैसे, 0.1 मिमी का न्यूनतम ट्रेस चौड़ाई, छेद का आकार ≥0.2 मिमी)। तंग रिक्ति या असमर्थित सुविधाओं जैसी समस्याओं को उत्पादन में देरी से बचने के लिए चिह्नित किया जाता है।
ख. CAM फ़ाइल रूपांतरण: डिज़ाइन को CAM (कंप्यूटर-एडेड मैन्युफैक्चरिंग) फ़ाइलों में परिवर्तित किया जाता है, जिसमें परत डेटा, ड्रिल निर्देशांक और सामग्री विनिर्देश शामिल होते हैं। Gerber और ODB++ प्रारूप जैसे सॉफ़्टवेयर मानक हैं।
ग. पैनलिज़ेशन: छोटे पीसीबी को बड़े पैनलों (जैसे, 18"×24") में समूहीकृत किया जाता है ताकि सामग्री के उपयोग को अधिकतम किया जा सके और उत्पादन को सुव्यवस्थित किया जा सके। पैनलिज़ेशन उच्च-मात्रा में चलने पर लागत को 20–30% तक कम करता है।
मुख्य मीट्रिक: एक संपूर्ण DFM जांच निर्माण के बाद के पुन: कार्य को 40% तक कम करती है।
चरण 2: सामग्री काटना
आधार सब्सट्रेट (आमतौर पर FR4, एक ग्लास-प्रबलित एपॉक्सी) को आवश्यक पैनल आकार में काटा जाता है।
क. सब्सट्रेट चयन: FR4 का उपयोग 90% पीसीबी के लिए लागत और बहुमुखी प्रतिभा के कारण किया जाता है। उच्च-प्रदर्शन बोर्ड रोजर्स (उच्च-आवृत्ति के लिए) या धातु-कोर (थर्मल प्रबंधन के लिए) का उपयोग करते हैं।
ख. कटिंग प्रक्रिया: स्वचालित कतरनी या लेजर कटर सब्सट्रेट को पैनल आयामों (जैसे, 12"×18") में ±0.1 मिमी सहिष्णुता के साथ ट्रिम करते हैं। लेजर कटिंग अधिक सटीक (±0.05 मिमी) है लेकिन यांत्रिक कतरनी से 20% धीमी है।
ग. डिबुरिंग: किनारों को चिकना किया जाता है ताकि बर्स को हटाया जा सके, जिससे बाद के चरणों में उपकरण को नुकसान होने से बचाया जा सके।
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सब्सट्रेट प्रकार
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कटिंग विधि
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सहिष्णुता
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के लिए सर्वश्रेष्ठ
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FR4
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यांत्रिक कतरनी
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±0.1 मिमी
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मानक पीसीबी (उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स)
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रोजर्स RO4350
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लेजर कटर
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±0.05 मिमी
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उच्च-आवृत्ति पीसीबी (5G, रडार)
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एल्यूमीनियम कोर (MCPCB)
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वाटरजेट
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±0.15 मिमी
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एलईडी हीट सिंक, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स
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चरण 3: आंतरिक परत इमेजिंग
मल्टी-लेयर पीसीबी के लिए, आंतरिक परतों को फोटोलीथोग्राफी का उपयोग करके तांबे के निशान के साथ पैटर्न किया जाता है।
क. सफाई: फोटोरेसिस्ट के उचित आसंजन को सुनिश्चित करते हुए, तेल, धूल और ऑक्सीकरण को हटाने के लिए पैनलों को रासायनिक रूप से साफ किया जाता है।
ख. फोटोरेसिस्ट अनुप्रयोग: एक प्रकाश-संवेदनशील बहुलक (फोटोरेसिस्ट) को रोलर कोटिंग के माध्यम से लगाया जाता है (मोटाई: 10–20μm)। तरल फोटोरेसिस्ट का उपयोग महीन विशेषताओं के लिए किया जाता है (<0.1 मिमी निशान); बड़े डिजाइनों के लिए सूखी फिल्म।
ग. एक्सपोजर: पैनल को एक फोटोमास्क (सर्किट डिज़ाइन का स्टेंसिल) के माध्यम से यूवी प्रकाश के संपर्क में लाया जाता है। फोटोरेसिस्ट कठोर हो जाता है (क्रॉस-लिंक) उजागर क्षेत्रों में, नीचे तांबे की रक्षा करता है।
घ. विकास: अघोषित फोटोरेसिस्ट को एक रासायनिक घोल (जैसे, सोडियम कार्बोनेट) से धोया जाता है, जिससे वांछित ट्रेस पैटर्न सुरक्षित रहता है।
उन्नत तकनीक: लेजर डायरेक्ट इमेजिंग (LDI) फोटोमास्क को लेजर स्कैनिंग से बदल देता है, जिससे HDI (हाई-डेंसिटी इंटरकनेक्ट) पीसीबी के लिए 0.025 मिमी जितनी छोटी ट्रेस चौड़ाई सक्षम होती है।
चरण 4: आंतरिक परत नक़्क़ाशी
नक़्क़ाशी अवांछित तांबे को हटाती है, केवल पैटर्न वाले निशान छोड़ती है।
क. एटचेंट प्रकार:
फेरिक क्लोराइड: किफायती लेकिन धीमा; कम मात्रा में उत्पादन के लिए उपयोग किया जाता है।
अमोनियम पर्सल्फेट: तेज़, अधिक सटीक; उच्च-मात्रा, महीन-पिच डिज़ाइनों के लिए आदर्श।
ख. प्रक्रिया: पैनल को एटचेंट में डुबोया जाता है या छिड़का जाता है, जो असुरक्षित तांबे को घोल देता है। नक़्क़ाशी का समय (2–5 मिनट) ओवर-नक़्क़ाशी (निशानों को संकीर्ण करना) या अंडर-नक़्क़ाशी (अवशिष्ट तांबा) से बचने के लिए कैलिब्रेट किया जाता है।
ग. प्रतिरोध पट्टीकरण: शेष फोटोरेसिस्ट को विलायक या क्षारीय घोल से हटा दिया जाता है, जिससे तांबे के निशान का पता चलता है।
गुणवत्ता जांच: AOI (स्वचालित ऑप्टिकल निरीक्षण) लैमिनेशन से पहले 95% त्रुटियों को पकड़ते हुए, लापता निशान, शॉर्ट्स या अंडर-नक़्क़ाशी जैसी कमियों के लिए स्कैन करता है।
चरण 5: परत लैमिनेशन
मल्टी-लेयर पीसीबी को गर्मी और दबाव का उपयोग करके एक साथ जोड़ा जाता है।
क. प्रीप्रेग तैयारी: प्रीप्रेग (अनुपचारित एपॉक्सी के साथ गर्भवती फाइबरग्लास) की चादरों को आकार में काटा जाता है। प्रीप्रेग परतों के बीच चिपकने वाला और इन्सुलेटर दोनों के रूप में कार्य करता है।
ख. स्टैक-अप: आंतरिक परतें, प्रीप्रेग और बाहरी तांबे की पन्नी को टूलिंग पिन का उपयोग करके संरेखित किया जाता है (सहिष्णुता: ±0.05 मिमी)। 16-लेयर पीसीबी के लिए, इस चरण में परत मिसरेजिस्ट्रेशन से बचने के लिए सटीक संरेखण की आवश्यकता होती है।
ग. प्रेसिंग: स्टैक को 60–90 मिनट के लिए गर्म किया जाता है (170–180°C) और दबाया जाता है (300–500 psi), प्रीप्रेग को ठीक करता है और परतों को एक ही पैनल में बांधता है।
चुनौती: परतों के बीच हवा के बुलबुले डिलेमिनेशन का कारण बनते हैं। वैक्यूम प्रेसिंग (इलाज से पहले हवा को हटाता है) इस जोखिम को 90% तक कम करता है।
चरण 6: ड्रिलिंग
परतों (विया) को जोड़ने और घटकों (थ्रू-होल) को माउंट करने के लिए छेद ड्रिल किए जाते हैं।
क. ड्रिल प्रकार:
यांत्रिक ड्रिल: छेद ≥0.2 मिमी के लिए; तेज़ लेकिन कम सटीक।
लेजर ड्रिल: माइक्रोविया (0.05–0.2 मिमी) के लिए; HDI पीसीबी में उपयोग किया जाता है।
ख. प्रक्रिया: CNC ड्रिल मशीनें CAM फ़ाइल निर्देशांक का पालन करती हैं, प्रति घंटे 10,000 छेद तक ड्रिल करती हैं। पेक ड्रिलिंग (आंतरायिक रिट्रैक्शन) मलबे को हटाता है, छेद को बंद होने से रोकता है।
ग. डिबुरिंग: तांबे के बर्स को हटाने के लिए छेद साफ किए जाते हैं, विश्वसनीय प्लेटिंग सुनिश्चित करते हैं।
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छेद का आकार
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ड्रिल प्रकार
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सटीकता
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आवेदन
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≥0.2 मिमी
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यांत्रिक
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±0.02 मिमी
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थ्रू-होल घटक, मानक विया
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0.05–0.2 मिमी
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लेजर
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±0.005 मिमी
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HDI पीसीबी (स्मार्टफोन, पहनने योग्य) में माइक्रोविया
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चरण 7: प्लेटिंग
छेद और बाहरी परतों को परतों के बीच विद्युत कनेक्शन बनाने के लिए तांबे के साथ प्लेट किया जाता है।
क. डेसमियर: रसायन (जैसे, परमैंगनेट) ड्रिल किए गए छेदों से एपॉक्सी स्मियर को हटाते हैं, तांबे के आसंजन को सुनिश्चित करते हैं।
ख. इलेक्ट्रोलेस कॉपर प्लेटिंग: तांबे की एक पतली परत (0.5–1μm) छेद की दीवारों और बाहरी सतहों पर बिना बिजली के जमा की जाती है, जिससे एक प्रवाहकीय आधार बनता है।
ग. इलेक्ट्रोप्लेटिंग: पैनल को कॉपर सल्फेट बाथ में डुबोया जाता है, और तांबे को निशान और छेद की दीवारों पर मोटा करने के लिए करंट लगाया जाता है (15–30μm)। यह चरण विया में कम प्रतिरोध (≤10mΩ) सुनिश्चित करता है।
उन्नत विकल्प: विया फिलिंग (छेदों को पूरी तरह से भरने के लिए इलेक्ट्रोप्लेटिंग) यांत्रिक शक्ति जोड़ता है, उच्च-कंपन अनुप्रयोगों (ऑटोमोटिव, एयरोस्पेस) के लिए आदर्श।
चरण 8: बाहरी परत इमेजिंग और नक़्क़ाशी
बाहरी परतों को आंतरिक परतों के समान ही पैटर्न किया जाता है, लेकिन सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन के लिए अतिरिक्त चरणों के साथ।
क. इमेजिंग: बाहरी निशान को परिभाषित करने के लिए फोटोरेसिस्ट लगाया जाता है, उजागर किया जाता है और विकसित किया जाता है।
ख. नक़्क़ाशी: असुरक्षित तांबे को हटा दिया जाता है, बाहरी निशान और पैड छोड़ दिए जाते हैं।
ग. सोल्डर मास्क अनुप्रयोग: एक हरा (सबसे आम) या रंगीन बहुलक निशान को कवर करने के लिए लगाया जाता है, सोल्डरिंग के लिए पैड को उजागर करता है। सोल्डर मास्क शॉर्ट सर्किट को रोकता है और ऑक्सीकरण से बचाता है।
घ. सिल्कस्क्रीन प्रिंटिंग: घटकों को लेबल करने के लिए सोल्डर मास्क पर स्याही मुद्रित की जाती है (जैसे, "R1," "+5V"), असेंबली और समस्या निवारण में सहायता करना।
ट्रेंड: एलईडी पीसीबी के लिए स्पष्ट सोल्डर मास्क और सफेद सिल्कस्क्रीन लोकप्रियता में बढ़ रहे हैं, प्रकाश प्रसार में सुधार करते हैं।
चरण 9: सतह परिष्करण अनुप्रयोग
सतह खत्म उजागर तांबे के पैड को ऑक्सीकरण से बचाते हैं और विश्वसनीय सोल्डरिंग सुनिश्चित करते हैं।
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सतह खत्म
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मोटाई
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सोल्डरबिलिटी
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लागत (सापेक्ष)
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के लिए सर्वश्रेष्ठ
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HASL (हॉट एयर सोल्डर लेवलिंग)
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5–20μm
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अच्छा
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1x
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कम लागत, थ्रू-होल पीसीबी
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ENIG (इलेक्ट्रोलेस निकल इमर्शन गोल्ड)
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2–5μm Ni + 0.05–0.1μm Au
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उत्कृष्ट
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3x
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उच्च-विश्वसनीयता (चिकित्सा, एयरोस्पेस)
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OSP (ऑर्गेनिक सोल्डरबिलिटी प्रिजर्वेटिव)
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0.1–0.3μm
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अच्छा
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1.5x
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लीड-फ्री, उच्च-मात्रा (स्मार्टफोन)
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इमर्शन सिल्वर
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0.5–1μm
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बहुत अच्छा
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2x
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उच्च-आवृत्ति पीसीबी (5G)
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चरण 10: अंतिम परीक्षण और निरीक्षण
तैयार पैनल गुणवत्ता सुनिश्चित करने के लिए कठोर परीक्षण से गुजरता है।
क. विद्युत परीक्षण: एक फ्लाइंग प्रोब टेस्टर सभी नेट में शॉर्ट्स, ओपन और प्रतिरोध की जांच करता है, कनेक्टिविटी को सत्यापित करता है।
ख. AOI: उच्च-रिज़ॉल्यूशन कैमरे कमियों (जैसे, गलत संरेखित सोल्डर मास्क, लापता सिल्कस्क्रीन) का निरीक्षण करते हैं।
ग. एक्स-रे निरीक्षण: छिपे हुए सोल्डर जोड़ों और विया गुणवत्ता की जांच करने के लिए BGA और HDI पीसीबी के लिए उपयोग किया जाता है।
घ. प्रतिबाधा परीक्षण: उच्च गति वाले पीसीबी के लिए, एक TDR (टाइम डोमेन रिफ्लेक्टोमीटर) सिग्नल अखंडता सुनिश्चित करने के लिए नियंत्रित प्रतिबाधा (जैसे, 50Ω, 100Ω) को सत्यापित करता है।
ङ. डिपेनलाइजेशन: पैनल को डिज़ाइन के आधार पर रूटिंग, स्कोरिंग या लेजर कटिंग का उपयोग करके व्यक्तिगत पीसीबी में काटा जाता है।
मानक बनाम उन्नत निर्माण: मुख्य अंतर
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पहलू
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मानक पीसीबी (2–4 परतें)
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उन्नत पीसीबी (8–16 परतें, HDI)
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लीड टाइम
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5–7 दिन
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10–14 दिन
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लागत (1000 यूनिट)
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(5–)15/यूनिट
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(20–)50/यूनिट
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न्यूनतम ट्रेस/स्पेसिंग
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0.1 मिमी/0.1 मिमी
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0.025 मिमी/0.025 मिमी
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छेद का आकार
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≥0.2 मिमी
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0.05 मिमी (माइक्रोविया)
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निरीक्षण विधियाँ
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विज़ुअल + विद्युत परीक्षण
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AOI + एक्स-रे + प्रतिबाधा परीक्षण
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अनुप्रयोग
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उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स, IoT
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5G, AI सर्वर, एयरोस्पेस
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अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्र: पीसीबी निर्माण में कितना समय लगता है?
ए: मानक 2-लेयर पीसीबी के लिए 5–7 दिन; 16-लेयर HDI बोर्ड के लिए 10–14 दिन। रश सेवाएं लीड टाइम को 30% तक कम करती हैं लेकिन लागत में 50% जोड़ती हैं।
प्र: पीसीबी निर्माण दोषों का कारण क्या है?
ए: सामान्य मुद्दों में परत मिसरेजिस्ट्रेशन (खराब लैमिनेशन), अंडर/ओवर-नक़्क़ाशी और ड्रिल मिसलाइनमेंट शामिल हैं। सख्त प्रक्रिया नियंत्रण दोषों को कम करते हैं<1%।
प्र: क्या मैं निर्माण शुरू होने के बाद अपना डिज़ाइन बदल सकता हूँ?
ए: परत लैमिनेशन के बाद परिवर्तन महंगा है (मूल लागत का 50–100%)। DFM चरण के दौरान डिज़ाइन को अंतिम रूप देना सबसे अच्छा है।
प्र: पीसीबी निर्माण की लागत कितनी है?
ए: मानक 2-लेयर पीसीबी के लिए (5–)15 (1000 यूनिट); उन्नत 16-लेयर HDI बोर्ड के लिए (20–)50। सामग्री (जैसे, रोजर्स बनाम FR4) और वॉल्यूम मूल्य चलाते हैं।
प्र: पीसीबी के लिए अधिकतम परत गणना क्या है?
ए: वाणिज्यिक पीसीबी 40+ परतों तक पहुंचते हैं (जैसे, सुपर कंप्यूटर), लेकिन अधिकांश अनुप्रयोग 2–16 परतों का उपयोग करते हैं।
निष्कर्ष
पीसीबी निर्माण एक सटीक-संचालित प्रक्रिया है जो डिज़ाइन जटिलता, सामग्री विज्ञान और विनिर्माण तकनीक को संतुलित करती है। डिज़ाइन समीक्षा से लेकर अंतिम परीक्षण तक, प्रत्येक चरण बोर्ड को विद्युत, यांत्रिक और विश्वसनीयता आवश्यकताओं को पूरा करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।
इन चरणों को समझने से इंजीनियरों को लागत और प्रदर्शन के लिए डिज़ाइन को अनुकूलित करने में मदद मिलती है—चाहे वह चिकित्सा उपकरण के लिए HASL पर ENIG चुनना हो या HDI स्मार्टफोन पीसीबी के लिए लेजर ड्रिलिंग निर्दिष्ट करना हो। जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक्स विकसित होते हैं, निर्माण प्रक्रियाएं आगे बढ़ती रहेंगी, जो कल की तकनीकों के लिए छोटे, तेज़ और अधिक विश्वसनीय पीसीबी को सक्षम करती हैं।
एक ऐसे निर्माता के साथ साझेदारी करके जो गुणवत्ता जांच को प्राथमिकता देता है और उन्नत उपकरणों का उपयोग करता है, आप यह सुनिश्चित कर सकते हैं कि आपके पीसीबी सबसे चुनौतीपूर्ण अनुप्रयोगों की मांगों को पूरा करते हैं।
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