FR-4 નો વિકાસ
2021-08-30
જ્યારે જીન રોડનબેરીએ યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સના એક ખૂણામાં "સ્ટાર ટ્રેક" લખ્યું, ત્યારે એન્જિનિયરોનું એક જૂથ ઓછા જોખમી પ્રોજેક્ટનો અભ્યાસ કરી રહ્યું છે, પરંતુ આ પ્રોજેક્ટે પ્રગતિ કરી છે અને પીસીબી ઉદ્યોગની પરિભાષા પર અસર કરવાનું ચાલુ રાખ્યું છે.
એન્જિનિયર નેશનલ ઇલેક્ટ્રિકલ મેન્યુફેક્ચરર્સ એસોસિએશનનું આયોજન કરે છે, જેને NEMA તરીકે ઓળખવામાં આવે છે. PCB ઉદ્યોગમાં, એસોસિએશનનું પ્રતિનિધિ "L1" ટેકનિકલ સ્પષ્ટીકરણો છે. "સ્ટાર ટ્રેક" માનવો માટે "ફોટોન ફિશ" અને "ડબલ-લિથિયમ એલોય" અને "કર્વ એન્જિન" જેવા શબ્દો ઉમેરે છે, અને NEMA PCB ઉદ્યોગ માટે G-10, FR-4 શીટ અને FR-5 અને અન્ય શબ્દો બનાવે છે. "FR" એ "ફ્લેમ રિટાડન્ટ" સામગ્રી તરીકે ઓળખાતી સામગ્રી છે, જે લાલ ઉત્પાદકના લોગોથી ચિહ્નિત થશે. તે સમયે, PCB બનાવવા માટે વપરાતી સામગ્રી ફક્ત કાગળથી ઉન્નત સામગ્રી હતી. 1960 ના દાયકાની શરૂઆતથી, કાચથી ઉન્નત PCB સામગ્રીમાં સંક્રમણ, અને NEMA એ આ પ્રક્રિયામાં સંબંધિત ખ્યાલોને ફરીથી વ્યાખ્યાયિત કર્યા અને ઉદ્યોગ-વિશિષ્ટ પરિભાષા બની.
PCB સબસ્ટ્રેટનો વિકાસ અનિવાર્યપણે પ્રદર્શન વર્ગીકરણમાં ફેરફારો તરફ દોરી જશે. NEMA ને સામગ્રી અનુસાર મૂળભૂત રાસાયણિક રચનાના ભૌતિક ગુણધર્મો અનુસાર વર્ગીકૃત કરવામાં આવે છે. ઉદાહરણ તરીકે, ઉદ્યોગે ગ્લાસ કન્વર્ઝન ટેમ્પરેચર (Tg) અનુસાર વર્ગીકૃત કર્યું છે, સામાન્ય રીતે "સ્ટાન્ડર્ડ" "મધ્યમ" અને "ઉચ્ચ" TG સબસ્ટ્રેટનો ઉપયોગ કરે છે, તેથી ઘણા PCB ડિઝાઇનર્સ અને વપરાશકર્તાઓ માને છે કે TG મૂલ્ય અને સબસ્ટ્રેટની ગરમી પ્રતિકાર. સીધો સંબંધ છે, અને તેઓ ઉચ્ચ ગરમીની માંગ સાથે એપ્લિકેશનો માટે "ઉચ્ચ TG" ઉત્પાદનોનો ઉલ્લેખ કરશે. મેં એ કહેવત વિશે વિચાર્યું કે સ્પૉકે કહ્યું છે - "અપૂરતી હકીકતો હંમેશા જોખમ માટે ખૂબ જોખમી હોય છે.
ટીજી મૂલ્ય એ રેઝિન રાસાયણિક રચનામાં માત્ર તબક્કામાં ફેરફાર છે, અને પોલિમરની સ્વતંત્રતાના પરિભ્રમણની ડિગ્રીને વધારવા માટે પૂરતી ઊર્જા (તાપમાન) મેળવવામાં આવે છે, જેથી તે કાચની સ્થિતિમાંથી રબરની સ્થિતિમાં પરિવર્તિત થાય છે. જો તમે ઊર્જા લાગુ કરવાનું ચાલુ રાખો છો, તો પછીનું સંક્રમણ TM અથવા ગલન તાપમાન છે. થર્મોસેટિંગ પ્લાસ્ટિકે અનપેક્ષિત રીતે અપીલ કરી છે. સૈદ્ધાંતિક રીતે TM છે, પરંતુ થર્મોસેટિંગ રેઝિન થર્મલ વિઘટન તાપમાન TD કરતા વધારે છે, જેથી થર્મોસેટ સામગ્રી ક્યારેય TM સુધી પહોંચશે નહીં, એટલે કે, TM સુધી પહોંચે તે પહેલાં, થર્મોસેટ રેઝિન કાર્બનમાં વિઘટિત થઈ ગયું છે અને દરેક. ગેસ. TG અને TD ને કોઈ સીધો સંબંધ નથી.
થર્મલ કામગીરી નક્કી કરવા માટે, ટર્મિનલ એપ્લિકેશન સાથે સંકળાયેલ તમામ ગુણધર્મોને ધ્યાનમાં લેવા માટે સામગ્રીને સંપૂર્ણપણે બદલવાની જરૂર છે, અને તેનો અર્થ એ છે કે વર્ગીકરણમાં ફેરફાર થશે. માત્ર "ઉચ્ચ ટીજી" સબસ્ટ્રેટ પૂરતું નથી, પરંતુ તે સબસ્ટ્રેટને સંપૂર્ણ રીતે દર્શાવવા માટે TG, TM, અધિક્રમિક સમય, z-અક્ષ થર્મલ વિસ્તરણ ગુણાંક અને થર્મલ વાહકતા સહિત એપ્લિકેશન અનુસાર અનુરૂપ કામગીરીનો ઉલ્લેખ કરે છે. પ્રાપ્તકર્તા સંચાલન.
"સ્ટાર ટ્રેક" થી, અમે હવે ધીમે ધીમે પલ્સ પાવરનો ઉપયોગ કરીશું નહીં. તે થોડું ખોટું છે. અમારી કૉલેજમાં સ્નાતક થયા પછી પહેલી નોકરી સંશોધન પ્રયોગશાળામાં છે. તે સમયે, કાર્ય સામગ્રીમાં "વિકૃતિ ગતિ" માટે અવકાશી પલ્સ એન્જિનનો સમાવેશ થતો હતો. હું ચોક્કસપણે કહું છું કે લોકો સિગ્નલ અને ડેટાના ટ્રાન્સમિશન રેટમાં વધારો કરવાનું ચાલુ રાખે છે. જેમ્સ મોન્ટગોમરી સ્કોટ (સ્કોટી) એક પ્રખ્યાત કહેવત છે - "હું ભૌતિક કાયદો બદલી શકતો નથી". જેમ આપણે જોઈએ છીએ, તેણે જે કહ્યું તે સાચું છે, પરંતુ આપણે ખરેખર ભૌતિક કાયદાનું અન્વેષણ કરી શકીએ છીએ.
1960 ના દાયકામાં પીસીબી વધુ સરળ છે. તે સમયે, સંદર્ભ આવર્તન 1 મેગાહર્ટઝ હતી, અને સર્કિટ મુખ્યત્વે એનાલોગ ઉપકરણથી બનેલું હતું, અને ભાગ્યે જ એક ચોરસ વેવફોર્મની જરૂર હતી કે સૈદ્ધાંતિક બેન્ડવિડ્થ અનંત બની જાય. ભૂતકાળની ઉચ્ચ આવર્તન શ્રેણીને બે બેન્ડવિડ્થમાં વિભાજિત કરી શકાય છે - FR-4 નો ઉપયોગ બેન્ડવિડ્થ સાથે કરી શકાય છે અને તેનો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી. જો તમને એવો કેસ આવે કે જ્યાં FR-4 નો ઉપયોગ કરી શકાતો નથી, તો મોટા ભાગના ડિઝાઇનરો ફક્ત પડકારો જ પસંદ કરી શકે છે - અનન્ય પસંદગી પીટીએફઇનો ઉપયોગ કરીને, પરંતુ એકવાર પીટીએફઇનો ઉપયોગ કરવામાં આવે તો, ખર્ચ ખર્ચાળ છે અને પુરવઠો મર્યાદિત છે.
જ્યારે જેમ્સ ટી. કિર્ક કપ્તાન ઝિયાઓલિન પિલની સિમ્યુલેશન તાલીમમાં ક્લિન્ડોંગને મળ્યો, ત્યારે તે એક એવી પરિસ્થિતિનો સામનો કર્યો જે પડકાર આપવાનું નક્કી હતું, અને અંતે તેણે છેતરપિંડી પસંદ કરી. આજના સર્કિટ ડિઝાઇનર્સ ખરેખર ભાગ્યશાળી છે, તેમને છેતરવાની જરૂર નથી, કારણ કે FR-4 અને PTFE પ્રદર્શન અને કિંમત વચ્ચેની ખાલી જગ્યાઓ સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીની ઘણી નવી શ્રેણી દ્વારા ભરવામાં આવી છે, આ સામગ્રીઓ ઉચ્ચ આવર્તન અને હાઇ સ્પીડ સર્કિટ પર અલગ પ્રદર્શન ધરાવે છે. . . સામગ્રીની નવી પેઢી ડિઝાઇનરને સબસ્ટ્રેટને વધુ લવચીક પસંદ કરવા માટે બનાવે છે, કારણ કે તે એકંદર પ્રદર્શન અથવા ઊંચી કિંમતના એકંદર પ્રદર્શનને પહોંચી વળવા માટે જરૂરી નથી.
FR-4 પોતે ખૂબ મોટી પ્રગતિ ધરાવે છે. શરૂઆતમાં, FR-4નું માત્ર એક સ્તર હતું, અને આજનું FR-4 વિવિધ પ્રકૃતિ અને રાસાયણિક રચનાને આવરી લે છે. તાજેતરની FR-4 સામગ્રીઓ પણ FR-4.0 અને FR-4.1 (બ્રોમિનેટેડ ફ્લેમ રિટાડન્ટ્સ અને બ્રોમિન-બ્રિપ્ડ ફ્લેમ રિટાડન્ટ્સને અનુરૂપ) માં વિભાજિત કરવામાં આવી હતી, કારણ કે લોકોને સમજાયું હતું કે તમામ FR-4 સામગ્રી સમાન છે, અને અસર એક પ્રકાર દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે. હવે અન્ય પ્રકારોનું પ્રતિનિધિત્વ કરતું નથી. "જીમ, આ FR-4 છે, પણ FR-4 અમે જાણીએ છીએ!"
તાજેતરના વર્ષોમાં PCB ઉદ્યોગમાં મોટા ફેરફારો હોવા છતાં, હું આશા રાખું છું કે તમે મારી જેમ ભાવિ સામગ્રી ઉકેલો સક્રિયપણે શોધી અને વિકસાવશો. હું આશા રાખું છું કે આપણે અકાળ પરિસ્થિતિમાં ન આવીએ, સમૃદ્ધિની યાત્રામાં જીવીશું.
