पीसीबी निर्माण में कॉपर फ़ॉइल का उपयोग क्यों किया जाता है?

प्रिंटेड सर्किट बोर्ड अधिकांश विद्युत उपकरणों के आवश्यक घटक होते हैं। आजकल के पीसीबी में कई परतें होती हैं: सब्सट्रेट, ट्रेस, सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन। पीसीबी में सबसे महत्वपूर्ण सामग्रियों में से एक तांबा है, और कई कारण हैं कि एल्यूमीनियम या टिन जैसी अन्य मिश्र धातुओं के बजाय तांबे का उपयोग किया जाता है।

पीसीबी किससे बने होते हैं?

एक पीसीबी असेंबली कंपनी के अनुसार, पीसीबी एक सब्सट्रेट नामक पदार्थ से बने होते हैं, जो फाइबरग्लास से बना होता है और जिसे एपॉक्सी रेज़िन से मज़बूत किया जाता है। सब्सट्रेट के ऊपर तांबे की पन्नी की एक परत होती है जिसे दोनों तरफ या सिर्फ़ एक तरफ से जोड़ा जा सकता है। सब्सट्रेट बन जाने के बाद, निर्माता उस पर पुर्जे लगाते हैं। वे सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन के साथ-साथ रेसिस्टर्स, कैपेसिटर, ट्रांजिस्टर, डायोड, सर्किट चिप्स और अन्य अति-विशिष्ट पुर्जों का उपयोग करते हैं।

पीसीबी में कॉपर फ़ॉइल का उपयोग क्यों किया जाता है?

पीसीबी निर्माता तांबे का उपयोग करते हैं क्योंकि इसमें बेहतर विद्युत और तापीय चालकता होती है। जैसे-जैसे विद्युत धारा पीसीबी के साथ प्रवाहित होती है, तांबा गर्मी को पीसीबी के बाकी हिस्सों को नुकसान पहुँचाने और तनावग्रस्त होने से बचाता है। अन्य मिश्र धातुओं - जैसे एल्युमीनियम या टिन - के साथ, पीसीबी असमान रूप से गर्म हो सकता है और ठीक से काम नहीं कर सकता है।

तांबा एक पसंदीदा मिश्र धातु है क्योंकि यह बिना किसी समस्या के विद्युत प्रवाह को खोए या धीमा किए, बोर्ड पर विद्युत संकेत भेज सकता है। ऊष्मा स्थानांतरण की दक्षता निर्माताओं को सतह पर पारंपरिक हीट सिंक लगाने की अनुमति देती है। तांबा स्वयं भी कुशल है, क्योंकि एक औंस तांबा एक इंच के 1.4 हज़ारवें हिस्से या 35 माइक्रोमीटर मोटे पीसीबी सब्सट्रेट के एक वर्ग फुट को ढक सकता है।

ताँबा अत्यधिक सुचालक होता है क्योंकि इसमें एक मुक्त इलेक्ट्रॉन होता है जो बिना धीमे हुए एक परमाणु से दूसरे परमाणु तक यात्रा कर सकता है। चूँकि यह अत्यंत पतले स्तर पर भी उतना ही कुशल रहता है जितना कि मोटे स्तर पर, इसलिए थोड़ा सा ताँबा काफ़ी कारगर होता है।

पीसीबी में प्रयुक्त तांबा और अन्य कीमती धातुएँ
ज़्यादातर लोग पीसीबी को हरे रंग का ही मानते हैं। लेकिन, आमतौर पर इनकी बाहरी परत तीन रंगों की होती है: सोना, चाँदी और लाल। पीसीबी के अंदर और बाहर शुद्ध तांबा भी होता है। सर्किट बोर्ड पर मौजूद बाकी धातुएँ भी अलग-अलग रंगों में दिखाई देती हैं। सोने की परत सबसे महंगी होती है, चाँदी की परत दूसरी सबसे महंगी होती है, और लाल परत सबसे सस्ती होती है।

पीसीबी में इमर्शन गोल्ड का उपयोग
मुद्रित सर्किट बोर्ड पर तांबा

सोने की परत वाली परत का उपयोग कनेक्टर के टुकड़ों और कंपोनेंट पैड्स के लिए किया जाता है। इमर्शन गोल्ड परत सतह के परमाणुओं के विस्थापन को रोकने के लिए होती है। यह परत न केवल सुनहरे रंग की होती है, बल्कि असली सोने से बनी होती है। यह सोना अविश्वसनीय रूप से पतला होता है, लेकिन सोल्डर किए जाने वाले कंपोनेंट्स की उम्र बढ़ाने के लिए पर्याप्त होता है। यह सोना सोल्डर किए गए हिस्सों को समय के साथ जंग लगने से बचाता है।

पीसीबी में इमर्शन सिल्वर का उपयोग
पीसीबी निर्माण में प्रयुक्त होने वाली एक अन्य धातु चांदी है। यह सोने के विसर्जन की तुलना में काफी सस्ती है। सोने के विसर्जन के स्थान पर चांदी के विसर्जन का उपयोग किया जा सकता है क्योंकि यह कनेक्टिविटी में भी मदद करता है और बोर्ड की कुल लागत को कम करता है। चांदी के विसर्जन का उपयोग अक्सर उन पीसीबी में किया जाता है जिनका उपयोग ऑटोमोबाइल और कंप्यूटर बाह्य उपकरणों में किया जाता है।

पीसीबी में कॉपर क्लैड लैमिनेट
इमर्शन के बजाय, तांबे का उपयोग आवरण के रूप में किया जाता है। यह पीसीबी की लाल परत है, और यह सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली धातु है। पीसीबी तांबे से बना होता है, जो आधार धातु है, और सर्किटों को एक-दूसरे से प्रभावी ढंग से जोड़ने और संवाद करने के लिए यह आवश्यक है।

पीसीबी में कॉपर फ़ॉइल का उपयोग कैसे किया जाता है?

पीसीबी में तांबे के कई उपयोग हैं, तांबे-लेपित लैमिनेट से लेकर ट्रेस तक। पीसीबी के सुचारू रूप से काम करने के लिए तांबा अत्यंत महत्वपूर्ण है।

पीसीबी ट्रेस क्या है?
पीसीबी ट्रेस जैसा कि नाम से ही पता चलता है, सर्किट के लिए एक पथ है। इस ट्रेस में तांबे का नेटवर्क, वायरिंग और इंसुलेशन, साथ ही फ़्यूज़ और बोर्ड पर इस्तेमाल होने वाले पुर्जे शामिल होते हैं।

किसी ट्रेस को समझने का सबसे आसान तरीका यह है कि उसे सड़क या पुल की तरह समझें। वाहनों को समायोजित करने के लिए, ट्रेस इतना चौड़ा होना चाहिए कि कम से कम दो वाहन उस पर टिक सकें। यह इतना मोटा भी होना चाहिए कि दबाव में न गिरे। इसके अलावा, इन्हें ऐसी सामग्री से भी बनाया जाना चाहिए जो उन पर चलने वाले वाहनों का भार सहन कर सके। लेकिन, ट्रेस यह सब बहुत कम हद तक, वाहनों की बजाय बिजली को चलाने के लिए करते हैं।

पीसीबी ट्रेस के घटक
पीसीबी ट्रेस बनाने वाले कई घटक होते हैं। बोर्ड को अपना काम ठीक से करने के लिए, उन्हें कई काम करने पड़ते हैं। ट्रेस को अपना काम करने में मदद करने के लिए तांबे का इस्तेमाल करना पड़ता है, और पीसीबी के बिना, हमारे पास कोई भी विद्युत उपकरण नहीं होता। कल्पना कीजिए कि स्मार्टफोन, लैपटॉप, कॉफी मेकर और कारों के बिना एक दुनिया कैसी होती। अगर पीसीबी में तांबे का इस्तेमाल न होता, तो हमारे पास यही सब होता।

पीसीबी ट्रेस मोटाई
पीसीबी का डिज़ाइन बोर्ड की मोटाई पर निर्भर करता है। मोटाई संतुलन को प्रभावित करेगी और घटकों को जोड़े रखेगी।

पीसीबी ट्रेस चौड़ाई
ट्रेस की चौड़ाई भी महत्वपूर्ण है। इससे घटकों के संतुलन या जुड़ाव पर कोई असर नहीं पड़ता, बल्कि यह बोर्ड को ज़्यादा गरम या क्षतिग्रस्त किए बिना करंट का संचरण जारी रखता है।

पीसीबी ट्रेस करंट
पीसीबी ट्रेस करंट ज़रूरी है क्योंकि बोर्ड इसी का इस्तेमाल करके अपने पुर्जों और तारों में बिजली प्रवाहित करता है। तांबा इसमें मदद करता है, और हर परमाणु पर मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉन बोर्ड पर करंट को सुचारू रूप से प्रवाहित करता है।

पीसीबी पर कॉपर फ़ॉइल क्यों होता है?

पीसीबी बनाने की प्रक्रिया
पीसीबी बनाने की प्रक्रिया एक जैसी ही है। कुछ कंपनियाँ इसे दूसरों की तुलना में तेज़ी से बनाती हैं, लेकिन वे सभी अपेक्षाकृत एक ही प्रक्रिया और सामग्री का उपयोग करती हैं। ये चरण हैं:

फाइबरग्लास और रेजिन से नींव बनाएं
नींव पर तांबे की परतें बिछाएँ
तांबे के पैटर्न की पहचान करें और उन्हें सेट करें
बोर्ड को स्नान में धोएं
पीसीबी की सुरक्षा के लिए सोल्डर मास्क जोड़ें
सिल्कस्क्रीन को पीसीबी पर चिपकाएँ
प्रतिरोधकों, एकीकृत परिपथों, संधारित्रों और अन्य घटकों को रखें और मिलाएँ
पीसीबी का परीक्षण करें

पीसीबी को ठीक से काम करने के लिए अत्यधिक विशिष्ट घटकों की आवश्यकता होती है। पीसीबी के सबसे महत्वपूर्ण तत्वों में से एक तांबा है। यह मिश्र धातु उन उपकरणों में विद्युत प्रवाह के लिए आवश्यक है जिनमें पीसीबी लगाए जाएँगे। तांबे के बिना, उपकरण काम नहीं करेंगे क्योंकि विद्युत प्रवाह के लिए कोई मिश्र धातु नहीं होगी।