2025-08-13
ग्राहक-मानवीकृत चित्रण
स्वचालित परीक्षण उपकरण (एटीई) इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण में गुणवत्ता आश्वासन की रीढ़ के रूप में कार्य करता है, घटकों, पीसीबी,और गति और सटीकता के साथ तैयार उपकरणों कि मैनुअल परीक्षण मिलान नहीं कर सकतेइन परिष्कृत प्रणालियों के मूल में एक महत्वपूर्ण घटक है जिसे अक्सर अनदेखा किया जाता हैः पीसीबी स्वयं। एटीई पीसीबी को असाधारण संकेत अखंडता, थर्मल स्थिरता,और लगातार सुनिश्चित करने के लिए यांत्रिक स्थायित्व, दोहराए जाने योग्य परीक्षण परिणामों की गुणवत्ता जो उन्हें उपभोक्ता या औद्योगिक अनुप्रयोगों में उपयोग किए जाने वाले मानक पीसीबी से अलग करती है।
यह गाइड स्वचालित परीक्षण उपकरण के लिए पीसीबी की विशिष्ट आवश्यकताओं का पता लगाता है, सामग्री चयन और डिजाइन विचार से लेकर प्रदर्शन मीट्रिक और वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोगों तक।क्या अर्धचालकों का परीक्षण, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, या चिकित्सा उपकरणों, सही पीसीबी डिजाइन एटीई सटीकता और दक्षता के लिए मौलिक है।
एटीई को विशेष पीसीबी की आवश्यकता क्यों है?
स्वचालित परीक्षण उपकरण कठोर परिस्थितियों में काम करते हैं जो पीसीबी को उनकी सीमाओं तक धकेलते हैंः
1उच्च-गति संकेतः एटीई प्रणाली 100Gbps तक डेटा दरों को संभालती है (उदाहरण के लिए, अर्धचालक परीक्षण सिर में), नियंत्रित प्रतिबाधा और न्यूनतम संकेत हानि के साथ पीसीबी की आवश्यकता होती है।
2अति सटीकताः माप की सटीकता (माइक्रोवोल्ट या माइक्रोएम्प तक) शोर, क्रॉसस्टॉक या सिग्नल विकृति के लिए कोई जगह नहीं छोड़ती है।
3निरंतर संचालनः एटीई प्रणाली विनिर्माण वातावरण में 24/7 चलती है, जो दीर्घकालिक विश्वसनीयता (एमटीबीएफ > 100,000 घंटे) के साथ पीसीबी की मांग करती है।
4थर्मल तनावः घने घटक लेआउट और उच्च शक्ति वाले उपकरण महत्वपूर्ण गर्मी उत्पन्न करते हैं, जिससे बहाव को रोकने के लिए प्रभावी थर्मल प्रबंधन की आवश्यकता होती है।
5यांत्रिक कठोरता: परीक्षण सिर और जांच लगातार बल का प्रयोग करते हैं, जिससे पीसीबी की आवश्यकता होती है जो विकृति का विरोध करते हैं और आयामी स्थिरता बनाए रखते हैं।
इन परिदृश्यों में लागत या सामान्य प्रयोजन के उपयोग के लिए अनुकूलित मानक पीसीबी विफल होते हैं, एटीई-विशिष्ट डिजाइनों की आवश्यकता को उजागर करते हैं।
एटीई पीसीबी के लिए मुख्य डिजाइन आवश्यकताएं
एटीई पीसीबी को परीक्षण की मांगों को पूरा करने के लिए कई प्रदर्शन विशेषताओं को संतुलित करना चाहिएः
1सिग्नल अखंडता
उच्च गति, कम शोर संकेत सटीक माप के लिए महत्वपूर्ण हैं। डिजाइन रणनीतियों में शामिल हैंः
a.नियंत्रित प्रतिबाधाः निशानों को प्रतिबिंब को कम करने के लिए ± 3% तक के तंग सहिष्णुता के साथ 50Ω (एकल-अंत) या 100Ω (अंतर) पर इंजीनियर किया जाता है। इसके लिए निशान चौड़ाई का सटीक नियंत्रण आवश्यक है,विद्युतरोधक मोटाई, और तांबे का वजन।
b.Low-Loss Materials: कम dielectric constant (Dk = 3.0 ¢ 3.8) और dissipation factor (Df <0.002 10GHz पर) वाले substrates सिग्नल attenuation को कम करते हैं।रॉजर्स RO4350B या पैनासोनिक मेगट्रॉन 6 जैसी सामग्री मानक FR-4 पर पसंद की जाती है.
c.कम से कम क्रॉसस्टॉकः ट्रैक की चौड़ाई ≥3 गुना, सिग्नल परतों के बीच ग्राउंड प्लेन, और अंतर जोड़ी रूटिंग (निरंतर दूरी के साथ) आसन्न संकेतों के बीच हस्तक्षेप को रोकती है।
d.Short Signal Paths: कॉम्पैक्ट लेआउट ट्रैक लंबाई को कम करता है, देरी और सिग्नल की गिरावट को कम करता है जो उच्च आवृत्ति एटीई (जैसे, 5जी डिवाइस परीक्षकों) के लिए महत्वपूर्ण है।
2थर्मल प्रबंधन
पावर एम्पलीफायर, एफपीजीए और वोल्टेज रेगुलेटर से गर्मी सिग्नल बहाव और घटक क्षरण का कारण बन सकती है। एटीई पीसीबी इसे संबोधित करते हैंः
घनी तांबे की परतेंः पावर प्लेन और ग्राउंड प्लेन में 2 ̊4 औंस (70 ̊140 μm) तांबे से गर्मी फैलती है। उच्च-शक्ति मॉड्यूल के लिए, 6 औंस तांबे (203 μm) का उपयोग किया जाता है।
b.थर्मल वाइस: 0.3 ∼0.5 मिमी वाइस (10 ∼20 प्रति सेमी 2) के सरणी घटक पैड से आंतरिक या बाहरी हीट सिंक में गर्मी स्थानांतरित करते हैं, जिससे थर्मल प्रतिरोध 40 ∼60% कम होता है।
c. धातु कोर सब्सट्रेटः एल्यूमीनियम या तांबे के कोर पीसीबी (तापीय चालकता 1 ¢ 200 W / m · K) का उपयोग उच्च शक्ति परीक्षण मॉड्यूल (जैसे, ऑटोमोटिव बैटरी परीक्षक) में 50W+ गर्मी को दूर करने के लिए किया जाता है।
3यांत्रिक स्थिरता
एटीई पीसीबी को यांत्रिक तनाव के अधीन सटीकता बनाए रखनी चाहिए:
a. कठोर सब्सट्रेटः उच्च-Tg FR-4 (Tg >170°C) या सिरेमिक से भरे लैमिनेट तापमान चक्र (-40°C से 85°C) के दौरान warpage को कम करते हैं।
b. प्रबलित किनारोंः मोटे पीसीबी किनारों या धातु कठोर करने वाले परीक्षण सिरों में झुकने को रोकते हैं, जहां जांच प्रति संपर्क 10N तक बल का प्रयोग करती है।
c.नियंत्रित मोटाईः कुल पीसीबी मोटाई (आमतौर पर 1.6 से 3.2 मिमी) ± 0.05 मिमी की सहिष्णुता के साथ सुसंगत जांच संरेखण सुनिश्चित करता है।
4उच्च घनत्व इंटरकनेक्ट (एचडीआई)
एटीई प्रणालियों (जैसे, पोर्टेबल परीक्षक) के लघुकरण के लिए एचडीआई सुविधाओं की आवश्यकता होती हैः
a.Microvias: 0.1~0.2mm व्यास के vias घने घटक प्लेसमेंट (जैसे, 0.8mm पिच के साथ BGA पैकेज) को सक्षम करते हैं।
b. स्टैक किए गए मार्गः परतों के बीच ऊर्ध्वाधर कनेक्शन सिग्नल पथ की लंबाई को कम करते हैं, जिससे बहु-परत डिजाइनों में गति में सुधार होता है (8-16 परतें) ।
c.Fine Line/Space: 3/3 mil (75/75μm) तक के संकीर्ण निशान उच्च पिन-गति वाले IC (जैसे, 1000+ पिन FPGAs) को समायोजित करते हैं।
एटीई पीसीबी के लिए सामग्री: तुलनात्मक विश्लेषण
सही सब्सट्रेट चुनना प्रदर्शन और लागत को संतुलित करने के लिए महत्वपूर्ण हैः
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सामग्री
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Dk (10GHz)
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डीएफ (10GHz)
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ऊष्मा चालकता
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लागत (प्रति वर्ग फुट)
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के लिए सर्वश्रेष्ठ
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मानक FR-4
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4.244.8
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0.02 ¢ 0.03
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0.2.0.3 W/m·K
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(8 ¢) 15
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कम गति वाले एटीई (<1GHz), बजट अनुप्रयोग
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उच्च-Tg FR-4
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3.8 ¢4.2
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0.015 ₹0.02
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0.3.0.4 W/m·K
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(15 ¢) 25
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मध्यम गति एटीई (1 ¥10GHz), औद्योगिक परीक्षक
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रॉजर्स RO4350B
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3.48
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0.0027
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0.62 W/m·K
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(60 ¢) 80
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उच्च आवृत्ति एटीई (1040GHz), आरएफ परीक्षक
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पैनासोनिक मेगट्रॉन 6
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3.6
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0.0015
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0.35 W/m·K
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(40 ¢) 60
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उच्च-गति डिजिटल एटीई (50~100 जीबीपीएस)
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एल्यूमीनियम कोर
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4०४.०४5
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0.02
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10.02.0 W/m·K
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(30 ¢) 60
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उच्च शक्ति वाले एटीई मॉड्यूल
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a.Cost vs Performance: उच्च-Tg FR-4 अधिकांश औद्योगिक एटीई के लिए संतुलन बनाता है,जबकि रोजर्स या मेगट्रॉन सामग्री उच्च आवृत्ति या उच्च गति अनुप्रयोगों के लिए आरक्षित हैं जहां संकेत अखंडता महत्वपूर्ण है.
b. थर्मल ट्रेडऑफः एल्यूमीनियम कोर पीसीबी गर्मी फैलाव में उत्कृष्ट हैं लेकिन कम हानि वाले लेमिनेट की तुलना में उच्च डीके है, जो उच्च आवृत्ति डिजाइनों में उनके उपयोग को सीमित करता है।
उद्योग द्वारा एटीई पीसीबी अनुप्रयोग
एटीई पीसीबी को विभिन्न परीक्षण वातावरणों की विशिष्ट आवश्यकताओं के अनुरूप बनाया गया हैः
1अर्धचालक परीक्षण
आवश्यकताएंः आईसी, एसओसी और माइक्रोप्रोसेसर के परीक्षण के लिए उच्च आवृत्ति (110GHz तक), कम शोर और घने इंटरकनेक्ट।
पीसीबी विशेषताएंः माइक्रोविया के साथ 12 ′′ 16 परत एचडीआई, रोजर्स आरओ 4830 सब्सट्रेट (डीके = 3.38), और 50Ω नियंत्रित प्रतिबाधा।
उदाहरण: 7 एनएम प्रक्रिया चिप्स का परीक्षण करने के लिए 100+ अंतर जोड़े (100Ω) के साथ एक वेफर जांच स्टेशन पीसीबी, जो 56Gbps PAM4 तक सिग्नल अखंडता प्राप्त करता है।
2ऑटोमोबाइल इलेक्ट्रॉनिक्स परीक्षण
आवश्यकताएं: उच्च वोल्टेज (१०००V तक), उच्च धारा (50A+), और तेल, नमी और कंपन के प्रतिरोध।
पीसीबी विशेषताएंः एल्यूमीनियम कोर सब्सट्रेट, 4 औंस तांबा पावर प्लेन, और अनुरूप कोटिंग (IP67 रेटिंग) ।
उदाहरण: ±1mV सटीकता के साथ वोल्टेज को मापने के लिए पृथक ग्राउंड प्लेन के साथ EV बैटरी प्रबंधन प्रणालियों (BMS) का परीक्षण करने के लिए एक PCB।
3चिकित्सा उपकरण परीक्षण
आवश्यकताएं: कम रिसाव वाला वर्तमान (<1μA), जैव संगत सामग्री और पेसमेकर, एमआरआई घटकों आदि के परीक्षण के लिए ईएमआई परिरक्षण।
पीसीबी विशेषताएंः सिरेमिक से भरा FR-4, टिन-लीड-मुक्त सतह खत्म (ENIG), और तांबे की परिरक्षण परतें।
उदाहरण: ईईजी उपकरणों के सत्यापन के लिए एक परीक्षण फिक्स्चर पीसीबी, 1μV सिग्नल रिज़ॉल्यूशन और 50/60 हर्ट्ज शोर के प्रति प्रतिरक्षा के साथ।
4एयरोस्पेस और रक्षा परीक्षण
आवश्यकताएं: व्यापक तापमान सीमा (-55°C से 125°C), विकिरण प्रतिरोध और उच्च विश्वसनीयता।
पीसीबी विशेषताएंः पॉलीमाइड सब्सट्रेट, सोने से ढंके निशान, और 100% विद्युत परीक्षण (हाय-पॉट, निरंतरता) ।
उदाहरण: रडार मॉड्यूल का परीक्षण करने के लिए एक पीसीबी, 50kRad विकिरण का सामना करना और चरम तापमान पर प्रतिबाधा स्थिरता बनाए रखना।
एटीई पीसीबी के लिए विनिर्माण और गुणवत्ता नियंत्रण
एटीई पीसीबी को प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए कठोर विनिर्माण और परीक्षण की आवश्यकता होती हैः
a.सटीक उत्कीर्णन: लेजर प्रत्यक्ष इमेजिंग (LDI) ± 0.005 मिमी की निशान चौड़ाई सहिष्णुता प्राप्त करता है, जो नियंत्रित प्रतिबाधा के लिए महत्वपूर्ण है।
b.प्रतिबाधा परीक्षणः TDR (टाइम-डोमेन रिफ्लेक्टोमेट्री) माप प्रति बोर्ड 10+ बिंदुओं पर प्रतिबाधा को लक्ष्य के ± 3% के भीतर सत्यापित करते हैं।
थर्मल साइक्लिंगः -40°C से 85°C के बीच 1000 से अधिक चक्रों में विघटन या मिलाप जोड़ों की थकान के लिए परीक्षण।
डी.एक्स-रे निरीक्षणः गुणवत्ता और बीजीए सॉल्डर जोड़ों के माध्यम से सत्यापित करता है, यह सुनिश्चित करता है कि कोई रिक्त स्थान नहीं है (> 5% रिक्त क्षेत्र को अस्वीकार कर दिया गया है) ।
ई.पर्यावरण परीक्षणः आर्द्रता परीक्षण (85% आरएच 85 डिग्री सेल्सियस पर 1,000 घंटे के लिए) और कंपन परीक्षण (20G 10 घंटे के लिए) विश्वसनीयता को मान्य करते हैं।
एटीई पीसीबी डिजाइन में रुझान
परीक्षण प्रौद्योगिकी में प्रगति एटीई पीसीबी में नवाचारों को प्रेरित कर रही हैः
a.5G और 6G परीक्षणः एमएमवेव (28~110GHz) क्षमताओं वाले पीसीबी, रॉजर्स RO5880 (Dk = 2.2) और वेवगाइड एकीकरण जैसी कम हानि वाली सामग्रियों का उपयोग करते हुए।
बी.एआई-वर्धित परीक्षणः स्मार्ट परीक्षकों में वास्तविक समय डेटा प्रसंस्करण के लिए एम्बेडेड एफपीजीए और मशीन लर्निंग त्वरक के साथ पीसीबी।
c. लघुकरण: पोर्टेबल एटीई (जैसे, फील्ड टेस्टर) में लचीले पीसीबी जो कठोर वर्गों (घटकों के लिए) को लचीले वर्गों (संलग्नता के लिए) के साथ जोड़ते हैं।
घ.स्थिरताः यूरोपीय संघ के RoHS और अमेरिकी EPA मानकों को पूरा करने के लिए सीसा मुक्त सामग्री, पुनर्नवीनीकरण योग्य सब्सट्रेट और ऊर्जा कुशल डिजाइन।
अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न
प्रश्न: एटीई पीसीबी के लिए सामान्य परतों की संख्या क्या है?
उत्तरः अधिकांश एटीई पीसीबी में 8 से 16 परतें होती हैं, जिसमें उच्च आवृत्ति या उच्च घनत्व वाले सिस्टम सिग्नल, शक्ति और ग्राउंड प्लेन को समायोजित करने के लिए 20+ परतों का उपयोग करते हैं।
प्रश्न: पीसीबी की मोटाई एटीई के प्रदर्शन को कैसे प्रभावित करती है?
उत्तरः मोटी पीसीबी (2.4 ∼3.2 मिमी) परीक्षण सिर के लिए बेहतर यांत्रिक स्थिरता प्रदान करती है, जबकि पतली पीसीबी (1.0 ∼1.6 मिमी) पोर्टेबल परीक्षकों में उपयोग की जाती है जहां वजन महत्वपूर्ण होता है।
प्रश्न: एटीई पीसीबी के लिए कौन सा सतह खत्म सबसे अच्छा है?
उत्तरः ENIG (इलेक्ट्रोलेस निकेल इमर्शन गोल्ड) को इसकी सपाटता, संक्षारण प्रतिरोध और ठीक-पीच घटकों (जैसे, 0.5 मिमी बीजीए) के साथ संगतता के लिए पसंद किया जाता है।
प्रश्न: अगर एटीई पीसीबी क्षतिग्रस्त हो जाए तो क्या उसे ठीक किया जा सकता है?
उत्तरः सीमित मरम्मत (जैसे, मिलाप जोड़ों का पुनः कार्य) संभव है, लेकिन माइक्रोविया या दफन घटकों के साथ उच्च घनत्व वाले डिजाइन अक्सर अपरिवर्तनीय होते हैं, जिन्हें प्रतिस्थापित करने की आवश्यकता होती है।
प्रश्न: औद्योगिक वातावरण में एटीई पीसीबी कितने समय तक काम करते हैं?
उत्तरः उचित डिजाइन और निर्माण के साथ, एटीई पीसीबी में 100,000 ₹ 500,000 घंटे का एमटीबीएफ होता है, जो निरंतर संचालन में 10 ₹ 15 साल तक रहता है।
निष्कर्ष
पीसीबी स्वचालित परीक्षण उपकरण के अनसुने नायक हैं, जो आधुनिक विनिर्माण की आवश्यकताओं की सटीकता, गति और विश्वसनीयता को सक्षम करते हैं। अर्धचालक वेफर्स से लेकर ईवी बैटरी तक,एटीई पीसीबी को असाधारण संकेत अखंडता प्रदान करनी चाहिए, थर्मल प्रबंधन और यांत्रिक स्थिरता के गुणों के लिए सावधानीपूर्वक सामग्री चयन, उन्नत डिजाइन तकनीक और कठोर गुणवत्ता नियंत्रण की आवश्यकता होती है।
जैसा कि परीक्षण आवश्यकताएं विकसित होती हैं (तेज गति, उच्च शक्ति, छोटे रूप कारक), एटीई पीसीबी पीसीबी प्रौद्योगिकी की सीमाओं को आगे बढ़ाना जारी रखेंगे।एटीई पीसीबी की अनूठी मांगों को समझना परीक्षण प्रणालियों को विकसित करने की कुंजी है जो कल के इलेक्ट्रॉनिक्स के गुणवत्ता मानकों को पूरा करते हैं।.
मुख्य निष्कर्षः एटीई पीसीबी विशेष घटक हैं जो स्वचालित परीक्षण की सटीकता और विश्वसनीयता को सीधे प्रभावित करते हैं। सिग्नल अखंडता, थर्मल प्रबंधन,और यांत्रिक स्थिरता, ये पीसीबी यह सुनिश्चित करते हैं कि हम जिन उत्पादों पर निर्भर हैं, वे चिकित्सा उपकरणों से लेकर स्मार्टफ़ोन तक उच्चतम गुणवत्ता मानकों को पूरा करते हैं।
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