उच्च घनत्व पीसीबी

कठोर वातावरण के लिए पीसीबी के सामने आने वाली मुख्य चुनौतियों को निम्नानुसार संक्षेपित किया जा सकता है:
नमी, धूल और गंदगी:इन पर्यावरणीय कारकों का प्रतिकार करने के लिए, पीसीबी को एक विशेष प्रक्रिया के साथ उपचारित करना अक्सर आवश्यक होता है जिसे कंफर्मल कोटिंग के रूप में जाना जाता है। इसके साथ, पीसीबी को असेंबली प्रक्रिया के बाद सिलिकॉन, ऐक्रेलिक, यूरेथेन या पी-ज़ाइलीन जैसी गैर-प्रवाहकीय सुरक्षात्मक सामग्री की एक पतली परत के साथ कवर किया जाता है। कोटिंग इलेक्ट्रॉनिक सर्किट को बाहरी प्रदूषकों से बचाकर उसके जीवन को बढ़ाने की अनुमति देती है।

उच्च तापमान:यदि पीसीबी को मानक से ऊपर के तापमान पर लगातार काम करना पड़ता है, तो मोटे तांबे (भारी तांबे) वाली परतों का उपयोग करना बेहतर होता है। प्रति वर्ग फुट 3 औंस से अधिक की तांबे की मोटाई को आम तौर पर उच्च तापमान पर निर्बाध संचालन की स्थिति में बोर्ड को उच्च स्तर की सुरक्षा प्रदान करने के लिए अनुपालन कोटिंग के अनुप्रयोग के साथ जोड़ा जाता है। उच्च ग्लास ट्रांज़िशन तापमान (टीजी) वाली परतों का उपयोग, जैसे कि एफआर -4 टीजी140 या टीजी170), पीसीबी को तापमान से अतिरिक्त सुरक्षा प्रदान करता है

आयनित विकिरण:एयरोस्पेस अनुप्रयोगों के लिए पीसीबी पर सूर्य और अन्य आकाशीय पिंडों द्वारा उत्पन्न विद्युत चुम्बकीय विकिरण के अलावा, विभिन्न प्रकार के कणों की बमबारी की जाती है। यह विकिरण अस्थायी गड़बड़ी (जैसे बिट फ्लिप या मेमोरी विलोपन) या स्थायी घटक क्षति झटके और कंपन का कारण बन सकता है, खासकर ऑटोमोटिव और एयरोस्पेस अनुप्रयोगों में।

संक्षारण:यह किसी भी धातु वाले हिस्से के लिए मुख्य खतरों में से एक है। संक्षारण तब होता है जब ऑक्सीजन और धातु ऑक्सीकरण नामक प्रक्रिया के माध्यम से एक दूसरे से जुड़ जाते हैं। इससे जंग पैदा होती है और धातु समय के साथ विघटित होकर अपने रासायनिक गुणों को खो देती है। चूंकि पीसीबी में बड़ी मात्रा में धातु होती है, ऑक्सीजन के संपर्क में आने पर वे जंग लगने का खतरा होता है।

वायुमंडलीय एजेंटों से होने वाली क्षति को रोकने के लिए, असेंबली के बाद पीसीबी पर एक गैर-प्रवाहकीय सुरक्षात्मक कोटिंग लगाई जाती है, जिसे कंफर्मल कोटिंग के रूप में जाना जाता है (चित्र 1)। यह आमतौर पर उपभोक्ता, उपकरण और मोबाइल उपकरणों के लिए पीसीबी पर लागू होता है, जहां नमी, धूल या अन्य कठोर पर्यावरणीय कारकों की उपस्थिति में काम करना आम है। पीसीबी पर लगाई गई सुरक्षात्मक परत पीसीबी परतों में मौजूद नमी को बाहर की ओर बहने देती है, जबकि बाहरी एजेंटों को बोर्ड और उसके घटकों तक पहुंचने से रोकती है, जिससे उनके संचालन से समझौता होता है। विश्वसनीयता बढ़ाने के अलावा, कंफर्मल कोटिंग सर्किट के जीवन को बढ़ाती है।

कंफर्मल कोटिंग के सबसे सामान्य प्रकार सिलिकॉन, ऐक्रेलिक रेजिन, पॉलीयुरेथेन और पी-ज़ाइलीन हैं, जिनमें से प्रत्येक एक निश्चित स्तर की सुरक्षा प्रदान करने में सक्षम हैं। उदाहरण के लिए, सिलिकॉन तापमान की व्यापक रेंज को कवर कर सकता है और इसलिए अत्यधिक तापमान वाले अनुप्रयोगों के लिए यह सबसे अच्छा विकल्प है। दूसरी ओर, सिलिकॉन में कुछ प्रकार के सब्सट्रेट पर खराब चिपकने वाली शक्ति होती है और ऐक्रेलिक राल की तुलना में कम रासायनिक प्रतिरोध होता है। उत्तरार्द्ध, इसकी कठोर संरचना के कारण, झटके और कंपन की उपस्थिति में विशेष रूप से उपयुक्त नहीं है। पॉलीयुरेथेन्स नमी, घर्षण और कंपन के प्रति उच्च प्रतिरोध प्रदान करते हैं, कम तापमान को अच्छी तरह से सहन करते हैं लेकिन उच्च तापमान को नहीं। इससे यह पता चलता है कि इनका उपयोग मुख्य रूप से -40 डिग्री से +120 डिग्री तक के तापमान वाले अनुप्रयोगों में किया जाता है। पी-ज़ाइलीन एक सुसंगत सामग्री है जो उच्च सुरक्षा प्रदान करती है लेकिन महंगी है और दूषित पदार्थों के प्रति संवेदनशील होने के कारण इसे वैक्यूम में लगाया जाना चाहिए।

पीसीबी कंफर्मल कोटिंग के अनुप्रयोग के संबंध में, चार तकनीकों का उपयोग किया जा सकता है: डिपिंग, स्वचालित चयनात्मक कोटिंग, छिड़काव और ब्रशिंग। इनमें से प्रत्येक विकल्प एक ही लक्ष्य को प्राप्त करता है: तेज किनारों और बोर्ड के सभी किनारों सहित पीसीबी को पूरी तरह से कवर करना। आवेदन के बाद, कंफर्मल कोटिंग को हवा में सुखाने, ओवन में सुखाने या यूवी प्रकाश द्वारा ठीक किया जाता है।

पीसीबी पर घटकों के बढ़ते घनत्व से ऑपरेटिंग तापमान में अपरिहार्य वृद्धि होती है, एक ऐसी स्थिति जो लंबे समय में विभिन्न भौतिक गुणों वाली सामग्रियों के विस्तार और संकुचन के कारण वेल्ड या परतों की अखंडता से समझौता कर सकती है। इसलिए उच्च तापमान वाले पीसीबी को कम से कम 170 डिग्री के ग्लास ट्रांज़िशन तापमान (टीजी) वाले ढांकता हुआ का उपयोग करना चाहिए। आमतौर पर लागू किया जाने वाला नियम यह है कि ऑपरेटिंग तापमान को उपयोग की जाने वाली सामग्री के टीजी मान से लगभग 25 डिग्री कम तक अनुमति दी जाती है। सामग्री की पसंद के अलावा, पीसीबी के उच्च तापमान को उत्पादित गर्मी को हटाकर और इसे पीसीबी के अन्य क्षेत्रों में स्थानांतरित करके प्रबंधित किया जा सकता है। यदि गर्म घटक पीसीबी के शीर्ष पर लगा हुआ है और उसकी सतह पर्याप्त बड़ी है, तो उस पर एक हीट सिंक स्थापित किया जा सकता है जो पहले चालन (घटक से हीटसिंक तक) और फिर संवहन (से) द्वारा गर्मी को हटा सकता है। हीटसिंक की सतहें आसपास की ठंडी हवा में समा जाती हैं)।

यदि गर्म घटक को पीसीबी के नीचे की तरफ लगाया गया है और हीट सिंक को माउंट करना संभव नहीं है, तो आमतौर पर डिजाइनरों द्वारा उपयोग की जाने वाली तकनीक गर्म घटक से गर्मी को दूर स्थानांतरित करने के लिए पीसीबी पर बड़ी संख्या में थर्मल पथ डालने के लिए होती है। एक परत. पीसीबी के शीर्ष पर तांबे का, जहां से इसे उपयुक्त हीट सिंक में स्थानांतरित किया जा सकता है। आमतौर पर, पीसीबी पर लगे हीट सिंक बड़े होते हैं, जिनमें अपव्यय क्षेत्र को बढ़ाने के लिए पंखदार या नालीदार सतह होती है। प्राकृतिक संवहन शीतलन की तुलना में बलपूर्वक संवहन शीतलन को बेहतर बनाने के लिए पंखे जोड़े जा सकते हैं।

दीर्घकालिक अंतरिक्ष अभियानों के लिए, उपलब्ध एकमात्र विकल्प "रेड-हार्ड" घटकों का उपयोग करना है। ये घटक बहुत दुर्लभ हैं और परिणामस्वरूप मानक घटकों की तुलना में अधिक महंगे हैं। अल्पकालिक अंतरिक्ष अभियानों (एक वर्ष तक) के लिए, मानक वाणिज्यिक घटकों के उपयोग की अनुमति दी जा सकती है, जो विकिरण झेलने की उनकी क्षमता के विश्लेषण और सत्यापन के अधीन है। यह आपको अंतरिक्ष उपकरणों की डिज़ाइन लागत को कम करने और डिज़ाइन के लिए उपलब्ध घटकों के चयन का विस्तार करने की अनुमति देता है। विभिन्न हार्डवेयर डिज़ाइन तकनीकों को लागू करके, विकिरण द्वारा उत्पन्न प्रभावों का मुकाबला किया जा सकता है। उदाहरण के लिए, पीसीबी डिज़ाइन स्तर पर, सभी धातु भागों की पर्याप्त ग्राउंडिंग सुनिश्चित करना महत्वपूर्ण है।

झटके और कंपन से सुरक्षा प्रदान करने के लिए, पीसीबी को एक कंटेनर में स्थापित किया जा सकता है जिसमें इसे पूरी तरह से घेरने के लिए राल डाला जाता है। राल परत जितनी अधिक होगी, सुरक्षा की डिग्री उतनी ही बेहतर होगी। जब तक पीसीबी पर सभी घटकों की ऊंचाई एक समान न हो, राल परत की मोटाई पूरे बोर्ड में अलग-अलग होगी, जिससे प्रत्येक घटक के लिए सुरक्षा का थोड़ा अलग स्तर उपलब्ध होगा। इसलिए सबसे पतली राल परत, सबसे खराब स्थिति में, पूरे बोर्ड पर दी जाने वाली सुरक्षा के स्तर से मेल खाती है। रेजिन एनकैप्सुलेशन पर विचार करने से पहले, पीसीबी को अच्छी तरह से साफ किया जाना चाहिए। सतही संदूषण एनकैप्सुलेशन द्वारा प्रदान की जाने वाली सुरक्षा के स्तर को नकारात्मक रूप से प्रभावित कर सकता है, विशेष रूप से रासायनिक प्रतिरोध के मामलों में (क्योंकि यह रसायनों को प्रवेश करने का एक आसान मार्ग प्रदान करता है)।