एम्बेडेड पीसीबी डिजाइन में प्रमुख फायदे और अभ्यास

जैसे-जैसे इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का आकार घटता जाता है, जबकि उच्च प्रदर्शन की मांग होती है, पारंपरिक सतह माउंट तकनीक (एसएमटी) को अंतरिक्ष उपयोग, सिग्नल अखंडता,और थर्मल प्रबंधनएम्बेडेड कंपोनेंट पीसीबी डिजाइन एक समाधान के रूप में उभरा है, जो सीधे प्रिंटेड सर्किट बोर्डों की आंतरिक परतों में निष्क्रिय और सक्रिय घटकों को एकीकृत करता है।पारंपरिक एसएमटी की सीमाओं को तोड़ना और इलेक्ट्रॉनिक उत्पाद नवाचार के लिए नई संभावनाएं खोलना.

एम्बेडेड घटक पीसीबी, जैसा कि नाम से पता चलता है, इलेक्ट्रॉनिक घटकों को शामिल करता है (आमतौर पर प्रतिरोधक, संधारित्र और प्रेरक जैसे निष्क्रिय तत्व,लेकिन सक्रिय घटकों जैसे एकीकृत सर्किट भी शामिल हैं) सीधे मुद्रित सर्किट बोर्डों की आंतरिक परतों मेंपारंपरिक एसएमटी की तुलना में, यह उन्नत विनिर्माण तकनीक बोर्ड स्थान के उपयोग में काफी सुधार करती है, विद्युत और थर्मल प्रदर्शन को बढ़ाती है, और उत्पाद विश्वसनीयता को बढ़ाती है।

एम्बेडेड घटक ऐसे तत्व हैं जो अब पीसीबी सतह पर अलग-अलग भागों के रूप में नहीं लगाए जाते हैं, बल्कि विशेष प्रक्रियाओं के माध्यम से बोर्ड के भीतर निर्मित या इकट्ठा किए जाते हैं।इनमें प्रतिरोधक जैसे निष्क्रिय घटक शामिल हो सकते हैं, कैपेसिटर और इंडक्टर, या एकीकृत सर्किट जैसे सक्रिय घटक। कार्यान्वयन विधियों में पतली फिल्म तकनीक, मोटी फिल्म तकनीक, सह-फायरिंग तकनीक और टुकड़े टुकड़े करने की प्रक्रियाएं शामिल हैं।

• एम्बेडेड प्रतिरोधक:पीसीबी की आंतरिक परतों के भीतर विशेष प्रतिरोध सामग्री (जैसे निकल-क्रोमियम मिश्र धातु या कार्बन फिल्म) का उपयोग करके बनाया गया। प्रतिरोध मान सामग्री के आकार, आयामों को समायोजित करके नियंत्रित किए जाते हैं,और मोटाई.
• एम्बेडेड कैपेसिटर:पीसीबी की आंतरिक परतों में उच्च पारगम्यता वाले डाइलेक्ट्रिक सामग्रियों का उपयोग करके बनाया गया है। कैपेसिटेन्स डायलेक्ट्रिक क्षेत्र और मोटाई को समायोजित करके नियंत्रित किया जाता है,ढेर और सपाट संधारित्र सहित आम संरचनाओं के साथ.
• एम्बेडेड इंडक्टर्स:पीसीबी की आंतरिक परतों में सर्पिल कंडक्टरों को उत्कीर्ण या आकार देकर बनाया जाता है। घुमावों की संख्या, कंडक्टर चौड़ाई और अंतराल को संशोधित करके प्रेरकता मूल्यों को समायोजित किया जाता है।
• एम्बेडेड आईसीःनंगे चिप्स सीधे पीसीबी में एम्बेडेड होते हैं और माइक्रो-इंटरकनेक्ट तकनीक जैसे फ्लिप-चिप या चिप स्टैकिंग के माध्यम से विद्युत रूप से जुड़े होते हैं,विद्युत प्रदर्शन में सुधार करते हुए उत्पाद के आकार और वजन को काफी कम करना.

जबकि पारंपरिक पीसीबी के समान बुनियादी निर्माण (सब्सट्रेट, प्रवाहकीय परतों और इन्सुलेशन के साथ), एम्बेडेड घटक पीसीबी अपनी आंतरिक परतों के भीतर इलेक्ट्रॉनिक तत्वों को एकीकृत करते हैं।यह आम तौर पर घर घटकों के लिए आंतरिक परतों में गुहाओं या खिड़कियों के निर्माण की आवश्यकता होती है, जो तब टुकड़े टुकड़े, भरने या कैप्सुलेशन प्रक्रियाओं के माध्यम से सुरक्षित होते हैं।

पारंपरिक एसएमटी की तुलना में, एम्बेडेड घटक पीसीबी महत्वपूर्ण लाभ प्रदान करते हैंः

आंतरिक रूप से घटकों को एकीकृत करके, ये पीसीबी सतह क्षेत्र को मुक्त करते हैं,एक ही बोर्ड के आकार में या तो अधिक कार्यक्षमता की अनुमति देता है या समकक्ष कार्यक्षमता के लिए छोटे बोर्ड विशेष रूप से उच्च घनत्व के लिए मूल्यवान हैं, लघु इलेक्ट्रॉनिक्स।

• परजीवी प्रभाव को कम करना:कम कनेक्शन पथ परजीवी क्षमता और प्रेरण को कम करते हैं, संकेत संचरण गति और गुणवत्ता में सुधार करते हैं, विशेष रूप से उच्च आवृत्ति सर्किट के लिए महत्वपूर्ण है।
• सिग्नल अखंडता में सुधारःबेहतर प्रतिबाधा नियंत्रण संकेत प्रतिबिंब और विकृति को कम करता है, जो उच्च गति डिजिटल और आरएफ सर्किट के लिए महत्वपूर्ण है।
• कम ईएमआईःविकिरण क्षेत्र को कम करने से विद्युत चुम्बकीय हस्तक्षेप कम हो जाता है और पीसीबी परतों के माध्यम से अतिरिक्त परिरक्षण संभव हो जाता है।

पीसीबी थर्मल परतों के साथ प्रत्यक्ष संपर्क गर्मी फैलाव में सुधार करता है, जबकि आंतरिक तांबे की परतें गर्मी को वितरित करने में मदद करती हैं, घटक तापमान को कम करती हैं और विश्वसनीयता में सुधार करती हैं।

• कम मिलाप जोड़ःकम पट्टा बिंदु इन सामान्य कमजोर बिंदुओं पर विफलता के जोखिम को कम करते हैं।
• कंपन प्रतिरोध में सुधारःआंतरिक रूप से सुरक्षित घटक अधिक यांत्रिक तनाव का सामना करते हैं।
• पर्यावरण प्रतिरोध में सुधारःआर्द्रता, संक्षारण और अन्य पर्यावरणीय कारकों से बेहतर सुरक्षा।

जबकि विनिर्माण लागत आमतौर पर एसएमटी पीसीबी की तुलना में अधिक होती है, एम्बेडेड डिजाइन कम घटकों, छोटे बोर्ड आकार,और बेहतर दीर्घायु जो रखरखाव और प्रतिस्थापन लागत को कम करता है.

मुख्य सामग्रियों में सब्सट्रेट सामग्री (विद्युत, तापीय और यांत्रिक गुणों को ध्यान में रखते हुए), प्रतिरोध सामग्री (प्रतिरोध और स्थिरता पर ध्यान केंद्रित करते हुए),और संधारित्र सामग्री (डायलेक्ट्रिक गुणों को प्राथमिकता).

इष्टतम परत व्यवस्था के लिए घटक स्थान (सिग्नल परतों के पास), शक्ति/भूमि विमान निकटता, परिरक्षण आवश्यकताओं और इन्सुलेशन मोटाई को ध्यान में रखना चाहिए।

महत्वपूर्ण तत्वों को कनेक्टर्स के पास, थर्मल सॉल्यूशंस के पास हीट सोर्स, ग्राउंड प्लेन के करीब हाई-फ्रिक्वेंसी घटकों और भार के आसन्न पावर तत्वों के पास रखा जाना चाहिए।

सिग्नल लाइनें छोटी और सीधी होनी चाहिए, विद्युत लाइनें वर्तमान क्षमता के लिए चौड़ी होनी चाहिए, ग्राउंड प्लेन निरंतर होने चाहिए, और परजीवी प्रभावों को कम करने के लिए वेस को कम किया जाना चाहिए।

प्रभावी गर्मी प्रबंधन में हीट सिंक, थर्मल वेय, चालक इंटरफेस सामग्री और संभवतः मजबूर हवा ठंडा शामिल है।

• सब्सट्रेट तैयार करना
• आंतरिक परत पैटर्न
• घटक सम्मिलन
• सटीक परिस्थितियों में टुकड़े टुकड़े करना
• ड्रिलिंग और प्लैटिंग
• बाहरी परत पैटर्न
• सतह का परिष्करण
• व्यापक परीक्षण

एम्बेडेड घटक पीसीबी कई उद्योगों को बदल रहे हैंः

• मोबाइल संचार:स्मार्टफोन और टैबलेट में प्रदर्शन में सुधार करते हुए आकार/वजन को कम करना
• एयरोस्पेसकठोर वातावरण में विश्वसनीयता में वृद्धि
• चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक्स:स्वास्थ्य सेवा अनुप्रयोगों के लिए सटीकता और स्थिरता प्रदान करना
• ऑटोमोबाइल:कठोर विश्वसनीयता मानकों को पूरा करना
• औद्योगिक नियंत्रण:जटिल परिचालन स्थितियों का सामना करना

प्रौद्योगिकी इस दिशा में विकसित हो रही हैः

• उच्च घनत्व एकीकरण
• उन्नत सामग्रियों के माध्यम से बेहतर प्रदर्शन
• विनिर्माण लागत में कमी
• एकीकृत सेंसर और एक्ट्यूएटर के साथ अधिक कार्यक्षमता

मुख्य सिफारिशों में निम्नलिखित शामिल हैंः

• आवेदन आवश्यकताओं के आधार पर सामग्री का चयन
• सिग्नल समस्याओं को कम करने के लिए परत स्टैकअप का अनुकूलन करना
• थर्मल और विद्युत कारकों को ध्यान में रखते हुए सामरिक घटक प्लेसमेंट
• उपयुक्त रूटिंग तकनीकें
• विनिर्माण से पूर्व और उत्पादन के पश्चात व्यापक परीक्षण

एम्बेडेड घटक पीसीबी प्रौद्योगिकी इलेक्ट्रॉनिक्स विनिर्माण में एक महत्वपूर्ण प्रगति का प्रतिनिधित्व करती है, जो बेहतर अंतरिक्ष दक्षता, विद्युत प्रदर्शन, थर्मल प्रबंधन और विश्वसनीयता प्रदान करती है।जैसे-जैसे प्रौद्योगिकी परिपक्व होती जाती है, इसके अनुप्रयोग उद्योगों में विस्तार करेंगे, जिससे छोटे, तेज और अधिक मजबूत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों का विकास संभव होगा।