এম্বেডেড পিসিবি উপাদানগুলি উচ্চতর পারফরম্যান্সের জন্য ইলেকট্রনিক্সকে রূপান্তরিত করে

যেহেতু ইলেকট্রনিক ডিভাইসগুলি আকারে সঙ্কুচিত হতে থাকে, ইঞ্জিনিয়াররা কর্মক্ষমতা বা নির্ভরযোগ্যতার সাথে আপস না করে ক্রমবর্ধমান সীমিত স্থানগুলিতে আরও কার্যকারিতা একীভূত করার চ্যালেঞ্জের মুখোমুখি হন। প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (PCBs) এ এমবেডেড কম্পোনেন্ট টেকনোলজি এই দ্বিধা-দ্বন্দ্বের একটি যুগান্তকারী সমাধান প্রদান করে, প্রথাগত নকশার দৃষ্টান্তকে রূপান্তরিত করে এবং নতুন সম্ভাবনাগুলি আনলক করে।

এমবেডেড PCB উপাদানগুলি প্রথাগত সারফেস-মাউন্ট প্রযুক্তি (SMT) বা থ্রু-হোল মাউন্টিং ব্যবহার করে পৃষ্ঠের উপর স্থাপন না করে সরাসরি PCB-এর অভ্যন্তরীণ স্তরের মধ্যে প্রতিরোধক, ক্যাপাসিটর এবং এমনকি ইন্টিগ্রেটেড সার্কিট (ICs) একীভূত করা জড়িত। এই উদ্ভাবনী পদ্ধতিটি উপাদানগুলিকে উত্পাদনের সময় PCB স্তরগুলির মধ্যে প্রাক-তৈরি গহ্বরগুলিতে এম্বেড করার অনুমতি দেয় বা প্যাসিভ উপাদান হিসাবে সরাসরি সাবস্ট্রেটের মধ্যে গঠিত হয়।

বাস্তবায়ন প্রক্রিয়ার মধ্যে সাধারণত পিসিবি স্তরগুলির মধ্যে গহ্বর বা অবকাশ তৈরি করা, উপাদানগুলি এম্বেড করা এবং মাইক্রোভিয়াস বা কপার ট্রেসের মাধ্যমে সংযুক্ত করা অন্তর্ভুক্ত থাকে। উদাহরণস্বরূপ, তামার স্তরগুলির মধ্যে প্রতিরোধক উপাদান জমা করে, ±15% সহনশীলতার সাথে 50 ওহমের মতো মান অর্জন করে প্রতিরোধক তৈরি করা যেতে পারে। এই ইন্টিগ্রেশনটি বাহ্যিক সোল্ডার জয়েন্টগুলির প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করে এবং উল্লেখযোগ্যভাবে পরজীবী ইন্ডাকট্যান্স কমিয়ে দেয় - প্রায়শই SMT এর তুলনায় 50% পর্যন্ত - এর ফলে বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা উন্নত হয়।

প্রথাগত পিসিবি ডিজাইন থেকে এমবেডেড কম্পোনেন্টে স্থানান্তর করা হচ্ছে গুরুত্বপূর্ণ ইঞ্জিনিয়ারিং চ্যালেঞ্জ মোকাবেলার প্রয়োজনীয়তার দ্বারা চালিত। বেশ কয়েকটি মূল সুবিধা এই প্রযুক্তিটিকে আলাদা করে তোলে:

• স্থান দক্ষতা:এমবেড করা উপাদানগুলি পিসিবি পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল 35% পর্যন্ত কমাতে পারে, আরও কমপ্যাক্ট ডিজাইন সক্ষম করে। এটি পরিধানযোগ্য ডিভাইসের জন্য বিশেষভাবে মূল্যবান, যেখানে স্থানের সীমাবদ্ধতা গুরুত্বপূর্ণ।
• উন্নত সংকেত অখণ্ডতা:সংক্ষিপ্ত আন্তঃসংযোগ পরজীবী প্রভাব কমিয়ে. উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সার্কিটগুলিতে (40-50 GHz), এমবেডেড প্রতিরোধক থেকে সংকেত ক্ষতি নগণ্য হতে পারে - কখনও কখনও 0.1 dB-এর নিচে - SMT বিকল্পগুলিকে ছাড়িয়ে যায়৷
• উন্নত নির্ভরযোগ্যতা:উন্মুক্ত সোল্ডার জয়েন্টগুলি ছাড়া, এমবেড করা উপাদানগুলি শক, কম্পন এবং তাপীয় সাইকেল আরও কার্যকরভাবে সহ্য করে। এটি স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্সের জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ, যেখানে PCBগুলি 170 ডিগ্রি সেলসিয়াস পর্যন্ত চরম তাপমাত্রা সহ্য করতে পারে।
• উন্নত তাপ ব্যবস্থাপনা:তাপ বোর্ড জুড়ে আরও সমানভাবে বিতরণ করে, হটস্পটগুলি হ্রাস করে। এমবেডেড আইসিগুলির কাছাকাছি তাপীয় ভিয়াস তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা 20-30% কমাতে পারে, ডিভাইসের আয়ুষ্কাল বাড়াতে পারে।

যাইহোক, এই সুবিধাগুলি ট্রেড-অফের সাথে আসে। এমবেডেড ডিজাইনগুলি উত্পাদন খরচ 15-25% বাড়িয়ে দিতে পারে, এবং উপাদানগুলি সমাবেশের পরে সহজেই প্রতিস্থাপন বা পরীক্ষা করা যায় না। এই ত্রুটিগুলি সত্ত্বেও, সুবিধাগুলি প্রায়শই উচ্চ-কর্মক্ষমতা বা স্থান-সীমাবদ্ধ অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য চ্যালেঞ্জগুলিকে ছাড়িয়ে যায়।

লেজার ড্রিলিং এবং মাল্টিলেয়ার ল্যামিনেশন সুনির্দিষ্ট কম্পোনেন্ট এমবেডিং সক্ষম করে। লেজারগুলি 10 মাইক্রনের মধ্যে গভীরতা নিয়ন্ত্রণের সাথে গহ্বর তৈরি করে, যাতে শক্ত উপাদান ফিট হয়। Würth Elektronik-এর "SOLDER.embedding" সোল্ডার SMD উপাদানগুলিকে বহুস্তরীয় কাঠামোতে চাপ দেওয়ার আগে, স্বয়ংচালিত অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধির মতো প্রক্রিয়াগুলি অভ্যন্তরীণ স্তরগুলিতে।

মাইক্রোভিয়াস - 50 মাইক্রনের ব্যাসের মতো ছোট গর্তগুলি - এম্বেড করা উপাদানগুলিকে পৃষ্ঠের স্তরগুলিতে সংযুক্ত করে৷ এটি 0.1 মিমি পর্যন্ত সংক্ষিপ্ত সিগন্যাল পাথ সহ উচ্চ-ঘনত্বের রাউটিং সক্ষম করে, কিছু ক্ষেত্রে 1 nH-এর নিচে আবেশ কমিয়ে দেয়, যা উচ্চ-ঘনত্বের আন্তঃসংযোগ (HDI) ডিজাইনের জন্য আদর্শ।

প্রতিরোধক বা অস্তরক পদার্থ ব্যবহার করে PCB-এর মধ্যে প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটর "গঠিত" হতে পারে। একটি গঠিত প্রতিরোধক ±5% সহনশীলতা সহ 100 ওহম অর্জন করতে পারে, যা নির্ভুলতার জন্য এচিংয়ের সময় সামঞ্জস্য করা হয়। এটি সমাবেশের পদক্ষেপগুলি হ্রাস করে এবং সামঞ্জস্য উন্নত করে।

PCB-তে সিলিকন কার্বাইড (SiC) বা গ্যালিয়াম নাইট্রাইড (GaN) ডিভাইস এম্বেড করা পাওয়ার ইলেকট্রনিক্সে ট্র্যাকশন লাভ করছে। এই WBG সেমিকন্ডাক্টরগুলি 100 kHz পর্যন্ত গতিতে স্যুইচ করে, এবং এগুলিকে এম্বেড করা পরজীবী আবেশ 30-40% কমাতে পারে, যেমনটি Schweizer Electronic-এর 10 kW ইনভার্টার ডিজাইনে দেখানো হয়েছে।

মাইক্রোকন্ট্রোলারের নীচে প্রতিরোধক এবং ক্যাপাসিটর এম্বেড করার মাধ্যমে, PCB এর আকার 35% সঙ্কুচিত হতে পারে, যেমন একটি PCBOnline প্রোটোটাইপে দেখা যায়। সংক্ষিপ্ত সিগন্যাল পাথগুলি ওয়্যারলেস ট্রান্সমিশন নির্ভরযোগ্যতা বাড়ায়, সর্বনিম্ন পাওয়ার লস সহ স্থিতিশীল 2.4 GHz সংযোগ সক্ষম করে।

ইলেকট্রিক যানবাহন (EVs) এমবেডেড পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স থেকে উপকৃত হয়। Infineon-এর 1200 V CoolSiC™ MOSFETs, Schweizer-এর p2PACK® প্রযুক্তি ব্যবহার করে এম্বেড করা, কম তাপীয় প্রতিরোধের সঙ্গে একটি 50 কিলোওয়াট অর্ধ-ব্রিজের নকশা প্রদান করে। ফলাফল? স্যুইচিং লস হ্রাস এবং উন্নত তাপ অপচয়ের কারণে ঐতিহ্যগত প্যাকেজিংয়ের তুলনায় 35% কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি।

60 GHz-এ কাজ করা RF attenuators-এ এমবেডেড রেজিস্টর 0.2 dB-এর নিচে সিগন্যাল লস প্রদর্শন করে। বিজিএ প্যাকেজগুলির নীচে সরাসরি টার্মিনেশন প্রতিরোধক স্থাপন করা পরজীবী ক্যাপাসিট্যান্স হ্রাস করে, 5G অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য সংকেত অখণ্ডতা উন্নত করে।

এমবেডেড প্যাসিভ উপাদান সহ স্যাটেলাইট সেন্সরগুলি 20% ওজন হ্রাস করে এবং 50 G পর্যন্ত কম্পন সহ্য করে, কঠোর UL এবং IPC মান পূরণ করে। এই কম্প্যাক্টনেসটি গুরুত্বপূর্ণ যেখানে প্রতিটি গ্রাম গুরুত্বপূর্ণ।

• স্থান নির্ভুলতা:মাত্র 25 মাইক্রন দ্বারা মিসলাইনমেন্ট প্রতিরোধ ক্ষমতা 10% বৃদ্ধি করতে পারে। কঠোর সহনশীলতার সাথে CAD সরঞ্জামগুলি ব্যবহার করুন।
• তাপ পরিকল্পনা:উচ্চ-শক্তি উপাদানের কাছাকাছি তাপীয় ভায়া যোগ করুন। একটি 1 ওয়াট রোধের জন্য, 4-6 ভায়াস (0.3 মিমি ব্যাস) তাপ প্রতিরোধের 25% কম করতে পারে।
• সহনশীলতা ব্যবস্থাপনা:এম্বেড করা প্রতিরোধকের সাধারণত 15-20% সহনশীলতা থাকে এচিং বৈচিত্রের কারণে। পারফরম্যান্স বজায় রাখার জন্য ধারাবাহিক প্রতিবন্ধকতার জন্য ডিজাইন (যেমন, ট্রেস জুড়ে 50 ওহম)।
• উত্পাদন ক্ষমতা:তাড়াতাড়ি নির্মাতাদের সাথে পরামর্শ করুন। এম্বেডেড ডিজাইনের জন্য প্রায়ই দ্রুত-টার্ন প্রোটোটাইপের তুলনায় বেশি সময় লাগে (5-7 দিন)।

এর সম্ভাবনা থাকা সত্ত্বেও, এমবেডেড উপাদান প্রযুক্তি বাধার সম্মুখীন হয়। উচ্চতর অগ্রিম খরচ (SMT ডিজাইনের চেয়ে 20% বেশি) বাজেট-সংবেদনশীল প্রকল্পগুলিকে বাধা দিতে পারে। পরীক্ষা করা আরও চ্যালেঞ্জিং, কারণ ত্রুটিপূর্ণ এমবেডেড উপাদান প্রতিস্থাপন করা যাবে না। ব্যাপক উৎপাদনের জন্য মাইক্রোভিয়া এম্বেডিংয়ের মতো উদ্ভাবন স্কেলিং একটি কাজ চলছে।

সামনের দিকে তাকিয়ে, এমবেডেড প্রযুক্তি 3D ইন্টিগ্রেশন এবং IoT চাহিদার সাথে বৃদ্ধি পেতে প্রস্তুত। বিশ্লেষকরা ভবিষ্যদ্বাণী করেছেন যে 2030 সালের মধ্যে, 50% এইচডিআই পিসিবি এমবেডেড উপাদান ব্যবহার করবে, যা স্মার্ট, ছোট ডিভাইসের প্রয়োজন দ্বারা চালিত হবে। উপকরণে অগ্রগতি — যেমন 0.5 W/mK তাপ পরিবাহিতা সহ FR4 বিকল্প — আরও কর্মক্ষমতা বাড়াতে পারে এবং খরচ কমাতে পারে।

PCB ডিজাইনে এমবেড করা উপাদানগুলি একটি প্রবণতার চেয়ে বেশি প্রতিনিধিত্ব করে- তারা ইলেকট্রনিক্সকে কীভাবে ইঞ্জিনিয়ার করা হয় তা পুনরায় সংজ্ঞায়িত করছে। স্থান সংরক্ষণ করে, কর্মক্ষমতা উন্নত করে এবং নতুন অ্যাপ্লিকেশন সক্ষম করে, তারা পরিধানযোগ্য থেকে EVs পর্যন্ত উদ্ভাবনকে শক্তি দিচ্ছে। উত্পাদন কৌশলগুলি বিকশিত হওয়ার সাথে সাথে, এমবেডেড প্রযুক্তি সীমানা ঠেলে চলতে থাকবে, আগামীকালের ডিভাইসগুলির চাহিদা মেটাতে ইঞ্জিনিয়ারদের নতুন সরঞ্জাম সরবরাহ করবে।