ডিজাইন ড্রয়িং থেকে শুরু করে ব্যাপক উৎপাদনে, একটি সার্কিট বোর্ডকে প্রক্রিয়াকরণযোগ্যতা, উৎপাদনযোগ্যতা, সংকেতের অখণ্ডতা এবং EMC সহ অসংখ্য বাধা অতিক্রম করতে হয়। এই নিবন্ধটি PCB ডিজাইনের ১৩টি সাধারণ কিন্তু গুরুত্বপূর্ণ মূল ধারণার চারপাশে ডিজাইন লজিক পদ্ধতিগতভাবে তুলে ধরবে, যা আপনার PCB প্রকৌশল চিন্তা এবং ডিজাইন ক্ষমতা বৃদ্ধি করবে।

১. FR4 বোর্ড উপাদান: সংকেত বিশ্বের ভিত্তি

FR-4, সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত PCB সাবস্ট্রেট, গ্লাস ফাইবার এবং ইপোক্সি রেজিন দিয়ে তৈরি একটি তামা-আবৃত ল্যামিনেট। এর তাপ প্রতিরোধের ক্ষমতা Tg (গ্লাস ট্রানজিশন তাপমাত্রা) দ্বারা পরিমাপ করা হয়।

• নিম্ন Tg বোর্ড (Tg≈130℃): সাধারণ ব্যবহারের জন্য ব্যবহৃত হয়।
• মাঝারি Tg বোর্ড (Tg>150℃): মাঝারি জটিল সার্কিটের জন্য উপযুক্ত।
• উচ্চ Tg বোর্ড (Tg≥170℃): উচ্চ-তাপমাত্রার সোল্ডারিং পরিবেশ, সীসা-মুক্ত প্রক্রিয়া এবং উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা পরিস্থিতিতে, যেমন স্বয়ংচালিত এবং যোগাযোগের জন্য প্রস্তাবিত।

উচ্চ Tg বোর্ডগুলি শুধুমাত্র শক্তিশালী তাপ প্রতিরোধ ক্ষমতা রাখে না, বরং আর্দ্রতা এবং রাসায়নিক প্রতিরোধ ক্ষমতা উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে, যা দীর্ঘমেয়াদী অপারেশনের সময় মাল্টিলেয়ার বোর্ডের মাত্রাগত স্থিতিশীলতা নিশ্চিত করে।

২. ইম্পিডেন্স ম্যাচিং: উচ্চ-গতির সংকেত রুটিং-এর "অভিভাবক"

উচ্চ-গতির ডিজিটাল সার্কিটগুলিতে (যেমন DDR, USB, PCIe), সুনির্দিষ্ট ইম্পিডেন্স ম্যাচিং ছাড়া সংকেতগুলি প্রতিফলন এবং ক্রসস্টক-এর মতো সমস্যার সম্মুখীন হবে। সাধারণ ইম্পিডেন্স নিয়ন্ত্রণ পদ্ধতিগুলির মধ্যে রয়েছে:

• ডিফারেনশিয়াল ইম্পিডেন্স: 100Ω/90Ω
• একক-শেষ ইম্পিডেন্স: 50Ω

কিভাবে ম্যাচিং ডিজাইন করবেন? স্তর স্ট্যাক-আপ, ট্রেস প্রস্থ এবং ব্যবধান, রেফারেন্স প্লেন এবং ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক-এর মতো বিষয়গুলি বিবেচনা করে সঠিক সিমুলেশন প্রয়োজন।

৩. সারফেস ট্রিটমেন্ট প্রক্রিয়া: সোল্ডারিং গুণমান এবং জীবনকাল নির্ধারণ

পাঁচটি সাধারণ সারফেস ট্রিটমেন্ট:

উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি ইম্পিডেন্স নিয়ন্ত্রণের জন্য ইমারশন গোল্ড বা ইমারশন টিন-এর দৃঢ়ভাবে সুপারিশ করা হয়। BGA প্যাকেজযুক্ত বোর্ডে টিন টানা ব্যবহার করা যাবে না।

৪. কোর বোর্ড/প্রিপ্রেগ: মূল উপাদান যা বোর্ড-এর পুরুত্ব, স্তর স্ট্যাক-আপ এবং বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা নির্ধারণ করে

কোর বোর্ড (Core) + PP (Prepreg) মাল্টিলেয়ার বোর্ডের গঠন এবং স্থিতিশীলতা নির্ধারণ করে। এর পুরুত্ব, রেজিন প্রবাহের হার এবং বৈদ্যুতিক ধ্রুবক সবকিছুই স্তর স্ট্যাক-আপ সিমুলেশনের সাথে একত্রে বিবেচনা করতে হবে।

• কোর: ডবল-পার্শ্বযুক্ত তামা ল্যামিনেশন সহ শক্ত বোর্ড
• PP: ইন্টারলেয়ার বন্ধনের জন্য ব্যবহৃত আধা-কঠিন রেজিন

ল্যামিনেশনের সময় বোর্ড ওয়ার্পিং, শূন্যতা এবং তামার খোসা ছাড়ানোর মতো প্রক্রিয়াগত সমস্যাগুলি এড়াতে উপযুক্ত অনুপাত গুরুত্বপূর্ণ।

৫. ডিফারেনশিয়াল লাইন: সংকেতের অখণ্ডতার জন্য প্রতিসম রুটিং অপরিহার্য

ডিফারেনশিয়াল সংকেতগুলি উচ্চ-গতির ডেটা ট্রান্সমিশনের জন্য ব্যবহৃত হয়, যেমন LVDS, USB, এবং PCIe, এবং নিম্নলিখিত প্রয়োজনীয়তাগুলি পূরণ করতে হবে:

• সমান দৈর্ঘ্য, প্রস্থ এবং ব্যবধান
• সামঞ্জস্যপূর্ণ গ্রাউন্ড প্লেন রেফারেন্স
• অবিচ্ছিন্ন রেফারেন্স প্লেনগুলি এড়িয়ে চলুন

ডিফারেনশিয়াল ট্রেসগুলিতে অপ্রতিসাম্যতা সরাসরি ক্লক স্কিউ এবং ক্রসস্টককে প্রভাবিত করে এবং লেআউট পর্যায়ে এটি সম্পূর্ণরূপে বিবেচনা করতে হবে।

৬. সংকেত অখণ্ডতা (SI): উচ্চ-গতির PCB ডিজাইনের আত্মা

সংকেত অখণ্ডতাকে প্রভাবিত করে এমন পাঁচটি প্রধান কারণ:

• প্রতিফলন (ইম্পিডেন্স মিসম্যাচ)
• ক্রসস্টক (ট্রেসগুলি খুব কাছাকাছি)
• গ্রাউন্ড বাউন্স (একাধিক চিপের একযোগে সুইচিং দ্বারা উত্পন্ন গ্রাউন্ড রিটার্ন কারেন্ট হস্তক্ষেপ)
• অনুচিত ফিল্টারিং ডিজাইন
• অপর্যাপ্ত PCB কাঠামো ডিজাইন

SI সমস্যাগুলি প্রায়শই সিস্টেমের ব্যর্থতা, ঘন ঘন রিসেট এবং ডেটা ত্রুটির দিকে পরিচালিত করে।

৭. সংকেত প্রতিফলন: সংকেতগুলিকে "একই পথে ফিরে আসা" থেকে বাধা দিন

সংকেত প্রতিফলন ঘটাতে পারে:

• ওভারশুটিং
• আন্ডারশুটিং
• রিংিং
• ধাপযুক্ত তরঙ্গরূপ

প্রতিফলন নিয়ন্ত্রণ করতে, ইম্পিডেন্স ম্যাচিং ছাড়াও, সঠিক টার্মিনেশন ম্যাচিং (উৎস এবং লোড প্রান্ত) প্রয়োজন এবং রেফারেন্স প্লেন বিরতিগুলি এড়ানো উচিত।

৮. ক্রসস্টক: সংকেত লাইনের মধ্যে "শব্দ দূষণ"

একটি গ্রাউন্ড রেফারেন্স ছাড়া ঘনিষ্ঠভাবে প্যাক করা উচ্চ-গতির লাইনগুলি গুরুতর ক্রসস্টক তৈরি করবে, বিশেষ করে DDR বা উচ্চ-গতির বাস সমান্তরাল রুটিং-এ লক্ষণীয়।

ক্যাপাসিটিভ কাপলিং → কারেন্ট ক্রসস্টক
ইনডাকটিভ কাপলিং → ভোল্টেজ ক্রসস্টক
সমাধান: গ্রাউন্ড প্লেন গার্ড যোগ করুন, ট্রেসগুলির মধ্যে সঠিক ব্যবধান বজায় রাখুন এবং ট্রেস দিক নিয়ন্ত্রণ করুন।

৯. অভ্যন্তরীণ পাওয়ার লেয়ার: স্থিতিশীল পাওয়ার সাপ্লাই এবং হস্তক্ষেপ দমন করার গোপন অস্ত্র

পাওয়ার এবং গ্রাউন্ডকে যুক্তিসঙ্গত পার্টিশন এবং ঘন ভায়া প্লেসমেন্ট সহ বৃহৎ-এলাকার প্লেন হিসাবে ডিজাইন করতে হবে যাতে ফ্লোটিং আইল্যান্ড এবং ভাঙা পাওয়ার লুপগুলি এড়ানো যায়।

১০. ব্লাইন্ড/বুরiedড ভিয়াস: উচ্চ-ঘনত্বের PCB ডিজাইনের একটি মূল কৌশল

• প্রথম-ক্রম ব্লাইন্ড ভিয়া: L2-TOP
• দ্বিতীয়-ক্রম ব্লাইন্ড ভিয়া: L3-TOP
• বুরiedড ভিয়া: L3-L6 এর মধ্যে আন্তঃসংযুক্ত

ব্লাইন্ড/বুরiedড ভিয়াস HDI বোর্ডগুলিতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়, যা স্থান ব্যবহারকে উল্লেখযোগ্যভাবে উন্নত করে, তবে এটি উচ্চ খরচ এবং প্রক্রিয়াকরণের প্রয়োজনীয়তা চাপিয়ে দেয়।

১১. পরীক্ষার পয়েন্ট: ব্যাপক উত্পাদন ডিবাগিং-এর জন্য "ফিউজ"

কার্যকরী পরীক্ষা, ইন-সার্কিট প্রোগ্রামিং এবং ডিবাগিং পজিশনিং-এর জন্য ব্যবহৃত হয়। BGA চিপ এলাকাগুলি ফ্লাইং প্রোব বা বাউন্ডারি স্ক্যানিং ব্যবহার করে সমাধান করতে হবে।

১২. মার্ক পয়েন্ট: SMT প্লেসমেন্ট নির্ভুলতা নিশ্চিত করা

SMT প্লেসমেন্ট পজিশনিং-এর জন্য ব্যবহৃত হয়। মার্ক পয়েন্ট ডিজাইন সুপারিশ:

• বেশিরভাগ ১ মিমি গোলাকার;
• মার্ক পয়েন্টগুলির চারপাশে সোল্ডার মাস্ক খোলার জায়গা রাখুন;
• বোর্ডের তিনটি মার্ক পয়েন্ট সুষমভাবে সাজানো উচিত এবং সামঞ্জস্যপূর্ণ ব্যাকগ্রাউন্ড কপার ফয়েল থাকতে হবে।

১৩. PTH/NPTH হোল: সংযোগ এবং ফিক্সিং-এর জন্য ক্যারিয়ার

• PTH (মেটালাইজড হোল): বৈদ্যুতিক সংযোগের জন্য ব্যবহৃত হয়;
• NPTH (নন-মেটালিক হোল): কাঠামোগত পজিশনিং, স্ক্রু ইনস্টলেশন ইত্যাদির জন্য ব্যবহৃত হয়।

প্রক্রিয়াকরণের সময় প্রকৌশল ফাইলে হোলের বৈশিষ্ট্যগুলি অবশ্যই সঠিকভাবে চিহ্নিত করতে হবে যাতে পুনরায় কাজ করা এড়ানো যায়।

উপসংহার: মূল বিবরণ আয়ত্ত করা উচ্চ-মানের PCB ডিজাইনের দিকে নিয়ে যায়

PCB ডিজাইন কেবল "অঙ্কন" নয়, এটি একটি জটিল সিস্টেম ইঞ্জিনিয়ারিং প্রকল্প যা বৈদ্যুতিক কর্মক্ষমতা, প্রক্রিয়াকরণের সম্ভাবনা, উত্পাদন খরচ এবং ভবিষ্যতের রক্ষণাবেক্ষণ বিবেচনা করে। প্রতিটি শব্দের পিছনের ডিজাইন লজিক এবং প্রকৌশলগত তাৎপর্য বোঝা একজন পেশাদার PCB প্রকৌশলী হওয়ার শুরু।