সিরামিক পিসিবি - একটি সম্পূর্ণ নির্দেশিকা

বেশিরভাগ ঐতিহ্যবাহী সার্কিট বোর্ডগুলি বেস উপাদান হিসাবে FR4 বা ইপোক্সি রজন ব্যবহার করে, যা সাধারণ ভোক্তা ইলেকট্রনিক পণ্যের জন্য উপযুক্ত। তবে, তারা প্রায়শই উচ্চ-শক্তি এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি অবস্থার সাথে লড়াই করতে ব্যর্থ হয়। এই সমস্যাগুলি সমাধানের জন্য, ইঞ্জিনিয়াররা সিরামিক পিসিবি বেছে নেওয়া শুরু করেন।

সিরামিক সার্কিট বোর্ড সাধারণ পিসিবির সহজ বিকল্প নয়, বরং আরও উন্নত প্রযুক্তি। এর চমৎকার তাপ পরিবাহিতা, বৈদ্যুতিক অন্তরণ এবং মাত্রিক স্থিতিশীলতা রয়েছে। অন্য কথায়, সিরামিক সাবস্ট্রেট পিসিবিগুলি উচ্চ-তাপমাত্রা, শক্তিশালী কম্পন বা ক্ষয়কারী পরিবেশে স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্যভাবে কাজ করতে পারে, যা এগুলিকে মহাকাশ, প্রতিরক্ষা, স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্স, চিকিৎসা সরঞ্জাম এবং 5G যোগাযোগের মতো ক্ষেত্রের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত করে তোলে।

এই বিস্তৃত নির্দেশিকায়, আমরা আপনাকে সিরামিক পিসিবি সম্পর্কে বিস্তারিত ধারণা দেব: এটি কী, এর বৈশিষ্ট্য, সাধারণত ব্যবহৃত উপকরণ এবং প্রকার, নির্দিষ্ট প্রয়োগের পরিস্থিতি, উৎপাদন প্রক্রিয়া এবং এর সাথে FR4 এবং MCPCB এর পার্থক্য।

সিরামিক পিসিবি কি?

সিরামিক পিসিবি হল একটি বিশেষ ধরণের প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড। এর সাবস্ট্রেটটি ঐতিহ্যবাহী ফাইবারগ্লাস ইপোক্সি রজন (FR4) দিয়ে তৈরি নয়, বরং উন্নত সিরামিক উপকরণ যেমন অ্যালুমিনা (Al₂O₃), অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড (AlN), বেরিলিয়াম অক্সাইড (BeO), সিলিকন কার্বাইড (SiC) বা বোরন নাইট্রাইড (BN) দিয়ে তৈরি। জৈব পদার্থের পরিবর্তে সিরামিক ব্যবহার করা হয়; সিরামিক সার্কিট বোর্ডগুলিতে এমন বৈশিষ্ট্য রয়েছে যা সাধারণ সার্কিট বোর্ডগুলিতে থাকে না, যেমন তাপ পরিবাহিতা, বৈদ্যুতিক অন্তরণ এবং রাসায়নিক জারা প্রতিরোধ ক্ষমতা।

এই বৈশিষ্ট্যগুলির কারণেই সিরামিক সাবস্ট্রেট পিসিবিগুলি উচ্চ-শক্তিসম্পন্ন ইলেকট্রনিক্স, আরএফ এবং মাইক্রোওয়েভ সিস্টেম, মহাকাশ, প্রতিরক্ষা সরঞ্জাম, স্বয়ংচালিত পাওয়ার মডিউল, এলইডি আলো এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতার প্রয়োজন এমন অন্যান্য অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়।

একটি MCPCB (ধাতব কোর সার্কিট বোর্ড) এর বিপরীতে, যা তাপ অপচয় রোধে ধাতব স্তরের উপর নির্ভর করে, একটি সিরামিক PCB নিজেই উচ্চ তাপ পরিবাহিতা সরাসরি তার সাবস্ট্রেটে সংহত করে। এর মানে হল যে এটির জন্য সাধারণত অতিরিক্ত তাপ সিঙ্কের প্রয়োজন হয় না, সিস্টেমের নকশা সহজ, এবং এটি ছোট এবং উচ্চ-ঘনত্বের সার্কিটগুলিকেও সমর্থন করতে পারে।

সহজ ভাষায় বলতে গেলে, সিরামিক পিসিবি কেবল FR4 এর বিকল্প নয়, বরং এটি একটি আরও উন্নত নতুন প্রজন্মের সার্কিট সমাধান। এটি উচ্চ-তাপমাত্রা, উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি এবং ক্ষয়কারী পরিবেশে স্থিতিশীল অপারেশন বজায় রাখতে পারে, একই সাথে গুরুত্বপূর্ণ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা প্রদান করে।

সিরামিক পিসিবিগুলির মূল বৈশিষ্ট্য

সিরামিক পিসিবিগুলির কর্মক্ষমতা মূলত নিম্নলিখিত বিশিষ্ট বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে:

তাপ পরিবাহিতা

সিরামিক পিসিবির সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল এর দ্রুত তাপ অপচয়। একটি সাধারণ FR4 সার্কিট বোর্ডের তাপ পরিবাহিতা মাত্র 0.3 W/m·K, যেখানে অ্যালুমিনা অক্সাইড (Al₂O₃) এর তাপ পরিবাহিতা 20-30 W/m·K পৌঁছাতে পারে এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইড (AlN) এর তাপ এমনকি 200 W/m·K ছাড়িয়ে যায়। এর অর্থ হল সিরামিক সার্কিট বোর্ডের তাপ ঐতিহ্যবাহী বোর্ডের তুলনায় 20 থেকে 100 গুণ দ্রুত অপচয় করতে পারে, কার্যকরভাবে উপাদানগুলির অতিরিক্ত গরম হওয়া এড়াতে এবং নির্ভরযোগ্যতা বৃদ্ধি করে।

বৈদ্যুতিক নিরোধক

একটি সিরামিক পিসিবি সাবস্ট্রেটে চমৎকার বৈদ্যুতিক অন্তরণ থাকে। অ্যালুমিনা এবং অ্যালুমিনিয়াম নাইট্রাইডের মতো উপকরণগুলিতে কম ডাইইলেক্ট্রিক লস এবং স্থিতিশীল ডাইইলেক্ট্রিক ধ্রুবক থাকে, যা সিগন্যাল লিকেজ কমাতে পারে। এটি সিরামিক পিসিবিগুলিকে রেডিও ফ্রিকোয়েন্সি (RF), মাইক্রোওয়েভ এবং উচ্চ-গতির ডিজিটাল সার্কিটের জন্য একটি আদর্শ পছন্দ করে তোলে, যা স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্য সংকেত নিশ্চিত করে।

মাত্রিক স্থায়িত্ব

তাপমাত্রার পরিবর্তনের ফলে সিরামিক পিসিবি খুব কমই প্রসারিত হয় এবং তাদের তাপীয় প্রসারণ সহগ (CTE) সিলিকন চিপের কাছাকাছি। এটি সার্কিট বোর্ড এবং চিপগুলিতে তাপীয় সাইক্লিংয়ের চাপ হ্রাস করে, যা সিরামিক সাবস্ট্রেট পিসিবিগুলিকে সেমিকন্ডাক্টর প্যাকেজিংয়ে অত্যন্ত নির্ভরযোগ্য করে তোলে।

যান্ত্রিক শক্তি

সিরামিক পিসিবিগুলির একটি শক্তিশালী কাঠামো রয়েছে এবং তারা কম্পন, শক এবং যান্ত্রিক চাপ সহ্য করতে পারে। মহাকাশ, স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্স এবং প্রতিরক্ষা ইলেকট্রনিক্সের মতো ক্ষেত্রে এই স্থায়িত্ব অত্যন্ত তাৎপর্যপূর্ণ।

রাসায়নিক প্রতিরোধের

FR4 বা কিছু MCPCB-এর বিপরীতে, সিরামিক সাবস্ট্রেট PCB রাসায়নিক, দ্রাবক এবং আর্দ্রতা থেকে ক্ষয় প্রতিরোধ করতে পারে। এটি সিরামিক PCB-গুলিকে চিকিৎসা সরঞ্জাম, শিল্প অটোমেশন এবং শক্তির মতো কঠোর পরিবেশে নিরাপদে ব্যবহার করতে সক্ষম করে।

সিরামিক পিসিবি উপকরণ

শিল্প পিসিবি ডিজাইনে, সাবস্ট্রেট উপকরণ নির্বাচন সরাসরি সার্কিট বোর্ডের কর্মক্ষমতাকে প্রভাবিত করে। বিভিন্ন সিরামিক উপকরণের নিজস্ব অনন্য তাপ পরিবাহিতা, যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য এবং বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা রয়েছে এবং তাই বিভিন্ন ধরণের ইলেকট্রনিক অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত।

নিম্নলিখিত সারণীতে বেশ কয়েকটি সাধারণ সিরামিক পিসিবি উপকরণের তালিকা দেওয়া হয়েছে, যার মধ্যে তাদের তাপ পরিবাহিতা, প্রধান বৈশিষ্ট্য এবং সাধারণ প্রয়োগগুলি অন্তর্ভুক্ত রয়েছে, যা নকশা এবং উপাদান নির্বাচনের জন্য একটি রেফারেন্স হিসেবে কাজ করে।

সিরামিক PCB-এর প্রকারভেদ

PCBasic সম্পর্কে

আপনার প্রকল্পগুলিতে সময়ই অর্থ - এবং PCBasic এটা পায় PCমৌলিক ইহা একটি পিসিবি অ্যাসেম্বলি কোম্পানি যা প্রতিবার দ্রুত, ত্রুটিহীন ফলাফল প্রদান করে। আমাদের বিস্তৃত পিসিবি সমাবেশ পরিষেবা প্রতিটি ধাপে বিশেষজ্ঞ প্রকৌশল সহায়তা অন্তর্ভুক্ত করুন, প্রতিটি বোর্ডে সর্বোচ্চ মানের নিশ্চিত করুন। একটি নেতৃস্থানীয় হিসাবে PCB সমাবেশ প্রস্তুতকারক, আমরা একটি ওয়ান-স্টপ সমাধান প্রদান করি যা আপনার সরবরাহ শৃঙ্খলকে সুগম করে। আমাদের উন্নত সংস্থার সাথে অংশীদার হন পিসিবি প্রোটোটাইপ কারখানা দ্রুত পরিবর্তন এবং উচ্চতর ফলাফলের জন্য যা আপনি বিশ্বাস করতে পারেন।

সিরামিক PCBs এর অ্যাপ্লিকেশন

সিরামিক পিসিবি'র বহুমুখী ব্যবহার এটিকে অনেক শিল্পে অপরিহার্য করে তোলে:

• LED আলো: উচ্চ-শক্তিসম্পন্ন LED গুলি সিরামিক সাবস্ট্রেট থেকে উপকৃত হয় যা তাপ সিঙ্কের প্রয়োজনীয়তা দূর করে।

• অটোমোটিভ ইলেকট্রনিক্স: ইসিইউ, পাওয়ার ম্যানেজমেন্ট এবং ইভি মডিউলগুলিতে ব্যবহৃত হয় যেখানে কম্পন এবং তাপ চ্যালেঞ্জ।

• মহাকাশ ও প্রতিরক্ষা: রাডার মডিউল, ক্ষেপণাস্ত্র নির্দেশিকা, এভিওনিক্স - চরম পরিস্থিতিতে নির্ভরযোগ্য সিরামিক সার্কিট বোর্ড।

• টেলিযোগাযোগ: আরএফ অ্যামপ্লিফায়ার, মাইক্রোওয়েভ সার্কিট এবং 5G অবকাঠামো সিগন্যাল অখণ্ডতার জন্য সিরামিক পিসিবি সাবস্ট্রেটের উপর নির্ভর করে।

• চিকিৎসা সরঞ্জাম: ইমপ্লান্টেবল এবং ডায়াগনস্টিক সরঞ্জামের জন্য জৈব-সামঞ্জস্যপূর্ণ এবং রাসায়নিকভাবে প্রতিরোধী সিরামিক পিসিবি প্রয়োজন।

• ইন্ডাস্ট্রিয়াল পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স: ইনভার্টার, কনভার্টার এবং পুনর্নবীকরণযোগ্য শক্তি সিস্টেমগুলি উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন সিরামিক সাবস্ট্রেট পিসিবি থেকে উপকৃত হয়।

• সেমিকন্ডাক্টর প্যাকেজিং: চিপ ক্যারিয়ার এবং হাইব্রিড মাইক্রোইলেকট্রনিক্স উচ্চ ঘনত্ব এবং তাপ নিয়ন্ত্রণের জন্য বহুস্তরীয় সিরামিক সার্কিট বোর্ড ব্যবহার করে।

উত্পাদন প্রক্রিয়া ওভারভিউ

সিরামিক পিসিবি তৈরি করা সহজ প্রক্রিয়া নয়। এতে একাধিক পেশাদার পদক্ষেপ জড়িত, যার প্রতিটিই চূড়ান্ত সার্কিট বোর্ডের কর্মক্ষমতা এবং নির্ভরযোগ্যতাকে প্রভাবিত করে।

1. নকশা এবং বিন্যাস

প্রথমে, সার্কিট ডিজাইনের জন্য CAD সফটওয়্যার ব্যবহার করুন। সার্কিট লেআউট যুক্তিসঙ্গত এবং নির্ভরযোগ্য কিনা তা নিশ্চিত করার জন্য ইঞ্জিনিয়াররা বিশেষভাবে সিরামিক পিসিবিগুলির তাপ অপচয়ের প্রয়োজনীয়তা এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সিগন্যাল ট্রান্সমিশন কর্মক্ষমতা বিবেচনা করবেন।

2. সাবস্ট্রেট প্রস্তুতি

সিরামিক সাবস্ট্রেট উপকরণগুলি (সাধারণত Al₂O₃ এবং AlN এর মধ্যে রয়েছে) প্রয়োজনীয় আকারে কাটুন এবং তারপরে সেগুলিকে পালিশ করে পরিষ্কার করুন। এই পদক্ষেপটি নিশ্চিত করা যে সাবস্ট্রেট পৃষ্ঠটি সমতল, ধুলো এবং অমেধ্যমুক্ত, পরবর্তী প্রক্রিয়াগুলিকে সহজতর করে।

৩. স্ক্রিন প্রিন্টিং বা পাতলা ফিল্ম ডিপোজিশন

সিরামিক সাবস্ট্রেটের পৃষ্ঠে রূপা (Ag), সোনা (Au), এবং তামা (Cu) এর মতো পরিবাহী পেস্ট মুদ্রিত হয় যাতে সার্কিট ট্রেস তৈরি হয়। পাতলা-ফিল্ম প্রক্রিয়াটি সূক্ষ্ম পরিবাহী স্তরও জমা করতে পারে, যা এটিকে উচ্চ-নির্ভুল সার্কিটের জন্য উপযুক্ত করে তোলে।

৪. ড্রিলিং এবং ধাতবকরণের মাধ্যমে

লেজার বা যান্ত্রিক ড্রিলিং ব্যবহার করে সাবস্ট্রেটের মধ্য দিয়ে ভায়া তৈরি করুন। তারপর, সার্কিট স্তরগুলির মধ্যে নির্ভরযোগ্য আন্তঃসংযোগ স্থাপনের জন্য গর্তের ভিতরে ধাতবকরণ প্রক্রিয়া করা হয়।

৫. স্ট্যাকিং এবং ল্যামিনেশন

যদি এটি একটি মাল্টিলেয়ার সিরামিক পিসিবি হয়, তাহলে মাল্টিলেয়ার সাবস্ট্রেটগুলিকে সুনির্দিষ্টভাবে সারিবদ্ধ করা হবে এবং একটি মাল্টিলেয়ার কাঠামো তৈরি করার জন্য একসাথে স্তরিত করা হবে। এটি উচ্চ-ঘনত্বের আন্তঃসংযোগ এবং আরও জটিল সার্কিট ডিজাইন সমর্থন করতে পারে।

৬. সিন্টারিং/ফায়ারিং

লেমিনেটেড সিরামিক সাবস্ট্রেটটি একটি উচ্চ-তাপমাত্রার চুল্লিতে স্থাপন করা হয় এবং 850 থেকে 1700 °C তাপমাত্রায় সিন্টার করা হয় যাতে সিরামিক এবং ধাতব স্তরগুলিকে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ করা যায়, যা সার্কিট বোর্ডের স্থায়িত্ব এবং শক্তি নিশ্চিত করে।

7. সারফেস ফিনিশ

ENIG, ENEPIG, ইমারশন সিলভার, অথবা ইমারশন টিন সার্কিট বোর্ডের পৃষ্ঠে করা হয়। এই চিকিৎসাগুলি সোল্ডারেবিলিটি কর্মক্ষমতা বৃদ্ধি করতে পারে এবং তামার স্তরকে জারণ থেকে রক্ষা করতে পারে।

8. সমাবেশ এবং পরীক্ষা

সার্কিট বোর্ডে সার্ফেস-মাউন্ট ডিভাইস (SMD) ইনস্টল করুন যাতে সার্কিটের মৌলিক কাজগুলি সম্পন্ন হয়। এরপর, সিরামিক পিসিবি স্বাভাবিকভাবে কাজ করতে পারে তা নিশ্চিত করার জন্য বৈদ্যুতিক পরীক্ষা এবং তাপীয় নির্ভরযোগ্যতা পরীক্ষাও করা হবে।

৯. চূড়ান্ত প্রোফাইলিং এবং প্যাকেজিং

চূড়ান্ত ধাপ হল আকৃতি প্রক্রিয়াকরণ সম্পন্ন করার জন্য সার্কিট বোর্ড কেটে ফেলা বা ভি-স্কোর করা। যোগ্য সমাপ্ত পণ্যগুলি সিরামিক পিসিবি প্রস্তুতকারক দ্বারা প্যাকেজ করা হবে এবং চালানের জন্য প্রস্তুত করা হবে।

সিরামিক পিসিবি বনাম FR4 এবং মেটাল কোর পিসিবি

• FR4: সস্তা কিন্তু তাপ অপচয় কম।

• এমসিপিসিবি: খরচ এবং কর্মক্ষমতার ভারসাম্য।

• সিরামিক পিসিবি: উচ্চতর তাপ পরিবাহিতা, কিন্তু খুব ব্যয়বহুল।

উপসংহার

উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ইলেকট্রনিক সমাবেশের জন্য সিরামিক পিসিবি হল মূল পছন্দ। এটি উচ্চ তাপ পরিবাহিতা, চমৎকার বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা, স্থায়িত্ব এবং রাসায়নিক জারা প্রতিরোধের সমন্বয় করে এবং এইভাবে মহাকাশ, অটোমোবাইল, টেলিযোগাযোগ, প্রতিরক্ষা, এলইডি এবং চিকিৎসা সরঞ্জামের মতো ক্ষেত্রগুলিতে ক্রমবর্ধমান গুরুত্বপূর্ণ হয়ে উঠছে।

যদিও সিরামিক পিসিবিগুলি FR4 বা ধাতব কোর পিসিবিগুলির তুলনায় বেশি ব্যয়বহুল এবং আরও ভঙ্গুর, তারা দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্যতা বাড়াতে পারে, তাপ অপচয়ের প্রয়োজনীয়তা হ্রাস করতে পারে, যার ফলে ইলেকট্রনিক পণ্যগুলির পরিষেবা জীবন প্রসারিত হয় এবং সামগ্রিকভাবে খরচ সাশ্রয় হয়।