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

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

पीसीबी किससे बने होते हैं?

पीसीबी असेंबली कंपनी द्वारा बताया गया कि, पीसीबी सब्सट्रेट नामक पदार्थ से बने होते हैं, जो फाइबरग्लास से बना होता है जिसे एपॉक्सी राल से मजबूत किया जाता है। सब्सट्रेट के ऊपर तांबे की पन्नी की एक परत होती है जिसे दोनों तरफ या केवल एक तरफ से जोड़ा जा सकता है। सब्सट्रेट बनने के बाद, निर्माता उस पर घटक रखते हैं। वे प्रतिरोधक, कैपेसिटर, ट्रांजिस्टर, डायोड, सर्किट चिप्स और अन्य अत्यधिक विशिष्ट घटकों के साथ सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन का उपयोग करते हैं।

पीसीबी में कॉपर फॉयल 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 आगे बढ़ती है, तांबा गर्मी को पीसीबी के बाकी हिस्सों को नुकसान पहुंचाने और तनाव से बचाता है। अन्य मिश्र धातुओं - जैसे एल्यूमीनियम 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 बिजली के संकेतों को बोर्ड पर बिना किसी समस्या के भेज सकता है या बिजली को धीमा कर सकता है। ऊष्मा हस्तांतरण की दक्षता निर्माताओं को सतह पर क्लासिक हीट सिंक स्थापित करने की अनुमति देती है। तांबा अपने आप में कुशल है, क्योंकि तांबे का एक औंस 1.4 हजार इंच या 35 माइक्रोमीटर की मोटाई पर पीसीबी सब्सट्रेट के एक वर्ग फुट को कवर कर सकता है।

तांबा 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 अविश्वसनीय रूप से पतले स्तर पर उतना ही कुशल रहता है जितना कि मोटे स्तरों पर, इसलिए थोड़ा सा तांबा बहुत काम आता है।

पीसीबी में प्रयुक्त तांबा और अन्य बहुमूल्य धातुएं
ज़्यादातर लोग PCB को हरे रंग के रूप में पहचानते हैं। लेकिन, आमतौर पर बाहरी परत पर तीन रंग होते हैं: सोना, चांदी और लाल। PCB के अंदर और बाहर शुद्ध तांबा भी होता है। सर्किट बोर्ड पर अन्य धातुएँ विभिन्न रंगों में दिखाई देती हैं। सोने की परत सबसे महंगी है, चांदी की परत की कीमत दूसरी सबसे ज़्यादा है और लाल सबसे सस्ती परत है।

पीसीबी में इमर्शन गोल्ड का उपयोग
मुद्रित सर्किट बोर्ड पर तांबा

सोने की परत वाली परत का उपयोग कनेक्टर के टुकड़ों और घटक पैड के लिए किया जाता है। सतह के परमाणुओं के विस्थापन को रोकने के लिए इमर्शन गोल्ड परत मौजूद है। यह परत सिर्फ़ सोने के रंग की नहीं है, बल्कि यह असली सोने से बनी है। सोना अविश्वसनीय रूप से पतला है, लेकिन उन घटकों के जीवनकाल को बढ़ाने के लिए पर्याप्त है जिन्हें सोल्डर करने की आवश्यकता है। सोना समय के साथ सोल्डर किए गए भागों को जंग लगने से बचाता है।

पीसीबी में इमर्शन सिल्वर का उपयोग
चांदी एक और धातु है जिसका उपयोग पीसीबी निर्माण में किया जाता है। यह सोने के विसर्जन की तुलना में काफी कम महंगा 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 यह 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
विसर्जन का उपयोग करने के बजाय, तांबे का उपयोग क्लैड फॉर्म में किया जाता है। यह पीसीबी की लाल परत है, और यह सबसे अधिक इस्तेमाल की जाने वाली धातु है। पीसीबी को आधार धातु के रूप में तांबे से बनाया जाता है, और सर्किट को एक दूसरे से प्रभावी ढंग से जोड़ने और बात करने के लिए यह आवश्यक है।

पीसीबी में कॉपर फॉयल का उपयोग कैसे किया जाता है?

पीसीबी में कॉपर के कई उपयोग हैं, कॉपर-क्लैड लेमिनेट से लेकर ट्रेस तक। पीसीबी के ठीक से काम करने के लिए कॉपर बहुत ज़रूरी है।

पीसीबी ट्रेस क्या है?
पीसीबी ट्रेस जैसा कि सुनने में लगता है, सर्किट के लिए एक पथ है। ट्रेस में कॉपर, वायरिंग और इंसुलेशन का नेटवर्क, साथ ही फ़्यूज़ और बोर्ड पर इस्तेमाल होने वाले घटक शामिल होते हैं।

ट्रेस को समझने का सबसे आसान तरीका यह है कि इसे सड़क या पुल के रूप में समझा जाए। वाहनों को समायोजित करने के लिए, ट्रेस को कम से कम दो वाहनों को समायोजित करने के लिए पर्याप्त चौड़ा होना चाहिए। यह इतना मोटा होना चाहिए कि दबाव में न गिरे। उन्हें ऐसी सामग्रियों से भी बनाया जाना चाहिए जो उस पर चलने वाले वाहनों के वजन को झेल सकें। लेकिन, ट्रेस यह सब बहुत कम हद तक करते हैं ताकि ऑटोमोबाइल के बजाय बिजली को चलाया जा सके।

पीसीबी ट्रेस के घटक
पीसीबी ट्रेस बनाने वाले कई घटक हैं। बोर्ड को अपना काम ठीक से करने के लिए उनके पास कई काम होते हैं। ट्रेस को अपना काम करने में मदद करने के लिए तांबे का इस्तेमाल किया जाना चाहिए, और पीसीबी के बिना, हमारे पास कोई भी विद्युत उपकरण नहीं होगा। स्मार्टफोन, लैपटॉप, कॉफी मेकर और ऑटोमोबाइल के बिना एक दुनिया की कल्पना करें। अगर पीसीबी में तांबे का इस्तेमाल न किया जाता तो हमारे पास यही 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, लेकिन यह बोर्ड को ज़्यादा गरम किए बिना या उसे नुकसान पहुँचाए बिना करंट को स्थानांतरित करता रहता है।

पीसीबी ट्रेस करंट
पीसीबी ट्रेस करंट ज़रूरी है क्योंकि बोर्ड इसी का इस्तेमाल करके घटकों और तारों के ज़रिए बिजली प्रवाहित करता है। कॉपर ऐसा होने में मदद करता है, और प्रत्येक परमाणु पर मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉन बोर्ड पर करंट को सुचारू रूप से प्रवाहित करता है।

पीसीबी पर कॉपर फॉयल क्यों होता है?

पीसीबी बनाने की प्रक्रिया
पीसीबी बनाने की प्रक्रिया एक जैसी ही है। कुछ कंपनियाँ इसे दूसरों की तुलना में तेज़ी से करती 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 रखें
तांबे के पैटर्न को पहचानें और सेट करें
बोर्ड को स्नान में धोएँ
पीसीबी की सुरक्षा के लिए सोल्डर मास्क जोड़ें
सिल्कस्क्रीन को पीसीबी पर चिपकाएं
प्रतिरोधकों, एकीकृत सर्किट, कैपेसिटर और अन्य घटकों को रखें और सोल्डर करें
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। इस मिश्र धातु की आवश्यकता उन उपकरणों पर बिजली का संचालन करने के लिए होती है जिनमें पीसीबी लगाए जाएंगे। तांबे के बिना, उपकरण काम नहीं करेंगे क्योंकि बिजली के पास प्रवाहित होने के लिए कोई मिश्र धातु नहीं होगी।