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

प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (पीसीबी) अधिकांश विद्युत उपकरणों का एक आवश्यक घटक है। आज के पीसीबी में कई परतें होती हैं: सब्सट्रेट, ट्रेसेस, सोल्डर मास्क और सिल्कस्क्रीन। पीसीबी पर सबसे महत्वपूर्ण सामग्रियों में से एक तांबा है, और एल्यूमीनियम या टिन जैसी अन्य मिश्र धातुओं के बजाय तांबे का उपयोग करने के कई कारण हैं।

पीसीबी किस चीज से बने होते हैं?

पीसीबी असेंबली कंपनी के अनुसार, पीसीबी एक सबस्ट्रेट नामक पदार्थ से बने होते हैं, जो एपॉक्सी रेज़िन से प्रबलित फाइबरग्लास से बना होता है। सबस्ट्रेट के ऊपर तांबे की पन्नी की एक परत होती है जिसे दोनों तरफ या केवल एक तरफ चिपकाया जा सकता है। सबस्ट्रेट बन जाने के बाद, निर्माता उस पर कंपोनेंट लगाते हैं। वे रेसिस्टर, कैपेसिटर, ट्रांजिस्टर, डायोड, सर्किट चिप्स और अन्य विशिष्ट कंपोनेंट लगाने के लिए 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 इसकी विद्युत और तापीय चालकता उत्कृष्ट होती है। जैसे-जैसे विद्युत धारा पीसीबी के साथ प्रवाहित होती है, तांबा ऊष्मा को पीसीबी के बाकी हिस्सों को नुकसान पहुंचाने और उन पर दबाव डालने से रोकता है। एल्युमीनियम या टिन जैसी अन्य मिश्र धातुओं के साथ, पीसीबी असमान रूप से गर्म हो सकती है और ठीक से काम नहीं कर सकती।

कॉपर को पसंदीदा मिश्र धातु माना जाता है क्योंकि यह विद्युत संकेतों को बिना किसी रुकावट या गति धीमी किए बोर्ड के पार भेज सकता है। ऊष्मा स्थानांतरण की दक्षता निर्माताओं को सतह पर पारंपरिक हीट सिंक लगाने की अनुमति देती है। कॉपर स्वयं भी कुशल है, क्योंकि एक औंस कॉपर 1.4 हजारवें इंच या 35 माइक्रोमीटर मोटाई में एक वर्ग फुट पीसीबी सब्सट्रेट को कवर कर सकता है।

तांबा अत्यधिक सुचालक होता है क्योंकि इसमें एक मुक्त इलेक्ट्रॉन होता है जो बिना गति धीमी किए एक परमाणु से दूसरे परमाणु तक जा सकता है। चूंकि यह बेहद पतली परत पर भी उतना ही कुशल रहता है जितना मोटी परतों पर, इसलिए थोड़ी सी मात्रा में तांबा भी बहुत काम आता है।

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

पीसीबी में इमर्शन गोल्ड का उपयोग
प्रिंटेड सर्किट बोर्ड पर तांबा

कनेक्टर के छोटे-छोटे टुकड़ों और कंपोनेंट पैड के लिए सोने की परत चढ़ाई जाती है। सतह के परमाणुओं के विस्थापन को रोकने के लिए सोने की यह परत बनाई जाती है। यह परत न केवल रंग में सुनहरी है, बल्कि असली सोने से बनी है। सोने की परत बेहद पतली होती है, लेकिन सोल्डर किए जाने वाले कंपोनेंट की उम्र बढ़ाने के लिए पर्याप्त है। सोना सोल्डर किए गए हिस्सों को समय के साथ जंग लगने से बचाता है।

पीसीबी में इमर्शन सिल्वर का उपयोग
पीसीबी निर्माण में चांदी का भी उपयोग होता है। यह सोने की परत चढ़ाने की तुलना में काफी सस्ता होता है। चांदी की परत चढ़ाने की तकनीक का उपयोग सोने की परत चढ़ाने की तकनीक के स्थान पर किया जा सकता है क्योंकि यह कनेक्टिविटी में भी सहायक होती है और बोर्ड की कुल लागत को कम करती है। चांदी की परत चढ़ाने की तकनीक का उपयोग अक्सर ऑटोमोबाइल और कंप्यूटर उपकरणों में उपयोग होने वाले पीसीबी में किया जाता है।

पीसीबी में कॉपर क्लैड लैमिनेट
इमर्शन कोटिंग के बजाय, कॉपर को क्लैड रूप में इस्तेमाल किया जाता है। यह पीसीबी की लाल परत होती है और यह सबसे अधिक इस्तेमाल होने वाली धातु है। पीसीबी कॉपर को आधार धातु के रूप में उपयोग करके बनाई जाती है और सर्किटों को प्रभावी ढंग से आपस में जोड़ने और संवाद करने के लिए यह आवश्यक है।

पीसीबी में कॉपर फॉइल का उपयोग कैसे किया जाता है?

पीसीबी में तांबे के कई उपयोग हैं, तांबे की परत वाली लैमिनेट से लेकर ट्रेस तक। पीसीबी के सही ढंग से काम करने के लिए तांबा अत्यंत आवश्यक है।

पीसीबी ट्रेस क्या है?
पीसीबी ट्रेस का मतलब वही है जो इसके नाम से स्पष्ट है, सर्किट के चलने का मार्ग। इस ट्रेस में तांबे के तार, वायरिंग और इंसुलेशन का नेटवर्क, साथ ही फ्यूज और बोर्ड पर इस्तेमाल होने वाले सभी कंपोनेंट शामिल होते हैं।

किसी ट्रेस को समझने का सबसे आसान तरीका इसे सड़क या पुल के रूप में सोचना है। वाहनों के लिए, ट्रेस इतना चौड़ा होना चाहिए कि कम से कम दो वाहन उस पर चल सकें। यह इतना मोटा होना चाहिए कि दबाव में ढह न जाए। साथ ही, इसे ऐसी सामग्री से बनाया जाना चाहिए जो इस पर चलने वाले वाहनों का भार सहन कर सके। लेकिन, ट्रेस इन सभी आवश्यकताओं को बहुत छोटे पैमाने पर पूरा करते हैं, लेकिन इनका उपयोग वाहनों के बजाय बिजली को स्थानांतरित करने के लिए किया जाता है।

पीसीबी ट्रेस के घटक
पीसीबी ट्रेस कई घटकों से मिलकर बनता है। बोर्ड के सुचारू रूप से कार्य करने के लिए इन घटकों को अलग-अलग कार्य करने होते हैं। इन ट्रेस को अपना काम करने में मदद के लिए तांबे का उपयोग आवश्यक है, और पीसीबी के बिना हमारे पास कोई भी विद्युत उपकरण नहीं होगा। कल्पना कीजिए एक ऐसी दुनिया की जिसमें स्मार्टफोन, लैपटॉप, कॉफी मेकर और कारें न हों। अगर पीसीबी में तांबे का उपयोग न होता तो हमारी दुनिया ऐसी ही होती।

पीसीबी ट्रेस मोटाई
पीसीबी का डिज़ाइन बोर्ड की मोटाई पर निर्भर करता है। मोटाई संतुलन को प्रभावित करेगी और घटकों को आपस में जोड़े रखने में सहायक होगी।

पीसीबी ट्रेस चौड़ाई
ट्रेस की चौड़ाई भी महत्वपूर्ण है। इससे संतुलन या घटकों के जुड़ाव पर कोई असर नहीं पड़ता, लेकिन यह बोर्ड को ज़्यादा गरम किए बिना या उसे नुकसान पहुंचाए बिना करंट का प्रवाह सुनिश्चित करती है।

पीसीबी ट्रेस करंट
पीसीबी ट्रेस करंट आवश्यक है क्योंकि इसी का उपयोग बोर्ड घटकों और तारों के माध्यम से विद्युत प्रवाहित करने के लिए करता है। तांबा इसमें सहायक होता है, और प्रत्येक परमाणु पर मौजूद मुक्त इलेक्ट्रॉन बोर्ड पर धारा को सुचारू रूप से प्रवाहित करने में मदद करता है।

पीसीबी पर कॉपर फॉइल क्यों होती है?

पीसीबी बनाने की प्रक्रिया
पीसीबी बनाने की प्रक्रिया लगभग एक जैसी ही होती है। कुछ कंपनियां दूसरों की तुलना में इसे जल्दी बना लेती हैं, लेकिन वे सभी लगभग एक ही प्रक्रिया और सामग्री का उपयोग करती हैं। ये हैं प्रक्रिया के चरण:

फाइबरग्लास और रेजिन से नींव बनाएं
नींव पर तांबे की परतें रखें
तांबे के पैटर्न की पहचान करें और उन्हें सेट करें
बोर्ड को एक टब में धो लें
पीसीबी की सुरक्षा के लिए सोल्डर मास्क लगाएं।
पीसीबी पर सिल्कस्क्रीन चिपकाएँ
प्रतिरोधकों, एकीकृत परिपथों, संधारित्रों और अन्य घटकों को लगाएं और उन्हें 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। यह मिश्र धातु उन उपकरणों में विद्युत प्रवाह के लिए आवश्यक है जिनमें पीसीबी लगाई जाएगी। तांबे के बिना, उपकरण काम नहीं करेंगे क्योंकि विद्युत को प्रवाहित होने के लिए कोई मिश्र धातु नहीं मिलेगी।