पीसीबी की मूल बातें

PCB क्या है?

PCB एक कॉपर लैमिनेटेड और नॉन-कंडक्टिव प्रिंटेड सर्किट बोर्ड है, जिसमें सभी इलेक्ट्रिकल और इलेक्ट्रॉनिक कंपोनेंट्स एक कॉमन बोर्ड में एक साथ जुड़े होते हैं, जिसमें बोर्ड के बेस के साथ सभी कंपोनेंट्स के लिए फिजिकल सपोर्ट होता है। जब पीसीबी विकसित नहीं होता है, उस समय सभी घटक एक तार से जुड़े होते हैं जो जटिलता को बढ़ाता है और सर्किट की विश्वसनीयता कम हो जाती है, इस तरह से हम मदरबोर्ड की तरह बहुत बड़े सर्किट नहीं बना सकते हैं। पीसीबी में, सभी घटक तारों के बिना जुड़े हुए हैं, सभी घटक आंतरिक रूप से जुड़े हुए हैं, तो यह समग्र सर्किट डिजाइन की जटिलता को कम करेगा। पीसीबी का उपयोग घटकों के बीच बिजली और कनेक्टिविटी प्रदान करने के लिए किया जाता है, जिसके द्वारा यह डिजाइन किए गए तरीके से कार्य करता है। पीसीबी उपयोगकर्ता आवश्यकताओं के लिए किसी भी विनिर्देशों के लिए अनुकूलित किया जा सकता है। यह कई इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों में पाया जा सकता है जैसे; टीवी, मोबाइल, डिजिटल कैमरा, कंप्यूटर पार्ट्स जैसे; ग्राफिक कार्ड, मदरबोर्ड इत्यादि जैसे कई क्षेत्रों में इसका उपयोग किया जाता है; चिकित्सा उपकरण, औद्योगिक मशीनरी, मोटर वाहन उद्योग, प्रकाश व्यवस्था, आदि।

पीसीबी के प्रकार:

सर्किट के लिए कई प्रकार के पीसीबी उपलब्ध हैं। इन प्रकार के पीसीबी में से, हमें अपने आवेदन के अनुसार उपयुक्त प्रकार का पीसीबी चुनना होगा।

1. सिंगल-लेयर पीसीबी
2. डबल-परत पीसीबी
3. बहु-परत पीसीबी
4. लचीला पीसीबी
5. एल्यूमीनियम समर्थित पीसीबी
6. फ्लेक्स-कठोर पीसीबी

1) एकल परत पीसीबी:

सिंगल लेयर पीसीबी को सिंगल साइडेड पीसीबी के रूप में भी जाना जाता है । इस प्रकार का PCB सरल और सबसे ज्यादा इस्तेमाल किया जाने वाला PCB है क्योंकि ये PCB डिजाइन और निर्माण के लिए आसान होते हैं। इस पीसीबी का एक पक्ष किसी भी संचालन सामग्री की एक परत के साथ लेपित है। आम तौर पर, तांबे का उपयोग पीसीबी के लिए सामग्री के संचालन के रूप में किया जाता है, क्योंकि तांबे में बहुत अच्छा आचरण होता है। पीसीबी पर सभी घटकों को चिह्नित करने के लिए सिल्क स्क्रीन के बाद ऑक्सीकरण के खिलाफ पीसीबी की रक्षा के लिए मिलाप मास्क की एक परत का उपयोग किया जाता है। इस प्रकार के PCB में, PCB के केवल एक तरफ का उपयोग विभिन्न प्रकार के इलेक्ट्रिकल या इलेक्ट्रॉनिक्स घटकों जैसे रेसिस्टर, कैपेसिटर, इंसट्रक्टर आदि को जोड़ने के लिए किया जाता है। इन घटकों को सोल्डर किया जाता है। इन पीसीबी का उपयोग कम लागत और कैलकुलेटर, रेडियो, प्रिंटर और सॉलिड-स्टेट ड्राइव जैसे बल्क मैन्युफैक्चरिंग एप्लिकेशन में किया जाता है।

2) डबल परत पीसीबी:

डबल लेयर पीसीबी को डबल साइडेड पीसीबी के रूप में भी जाना जाता है । जैसा कि नाम से पता चलता है, इस प्रकार के पीसीबी में, सामग्री की एक पतली परत, जैसे तांबे को बोर्ड के ऊपर और नीचे दोनों तरफ लगाया जाता है। पीसीबी में, बोर्ड की अलग-अलग परत पर, के माध्यम से शामिल होते हैं, जिसमें अलग-अलग परतों पर संबंधित स्थिति में दो पैड होते हैं। ये बोर्ड के माध्यम से एक छेद द्वारा विद्युत रूप से जुड़े होते हैं, जिसे आकृति -2 बी में दिखाया गया है। अधिक लचीली, अपेक्षाकृत कम लागत, और इस प्रकार के पीसीबी बोर्ड का सबसे महत्वपूर्ण लाभ इसका कम आकार है जो सर्किट कॉम्पैक्ट बनाता है। इस प्रकार का PCB ज्यादातर औद्योगिक नियंत्रण, कनवर्टर, यूपीएस सिस्टम, HVAC एप्लिकेशन, फोन, एम्पलीफायर और पावर मॉनिटरिंग सिस्टम में उपयोग किया जाता है।

3) बहु परत पीसीबी:

बहुपरत पीसीबी में दो से अधिक परतें होती हैं। इसका मतलब है कि, इस प्रकार के पीसीबी में तांबे की कम से कम तीन प्रवाहकीय परतें होती हैं। बोर्ड गोंद को सुरक्षित करने के लिए इन्सुलेशन की परत के बीच सैंडविच किया जाता है जो यह सुनिश्चित करता है कि अतिरिक्त गर्मी सर्किट के किसी भी घटक को नुकसान नहीं पहुंचाएगी। इस प्रकार की पीसीबी डिजाइनिंग बहुत ही जटिल है और बहुत कम जगह और कॉम्पैक्ट सर्किट में बहुत जटिल और बड़े विद्युत कार्य में उपयोग की जाती है। इस तरह के PCB का इस्तेमाल GPS तकनीक, सैटेलाइट सिस्टम, मेडिकल उपकरण, फाइल सर्वर और डेटा स्टोरेज जैसे बड़े एप्लिकेशन में किया जाता है।

4) लचीला पीसीबी:

फ्लेक्सिबल पीसीबी को फ्लेक्स सर्किट के रूप में भी जाना जाता है । इस तरह के पीसीबी में पॉलीमाइड, PEEK (पॉलीथर ईथर केटोन) या पारदर्शी प्रवाहकीय पॉलिएस्टर फिल्म जैसी लचीली प्लास्टिक सामग्री का उपयोग किया जाता है। सर्किट बोर्ड आम तौर पर मुड़ा या मुड़ा हुआ होता है। यह बहुत ही जटिल प्रकार का PCB है और इसमें सिंगल साइडेड फ्लेक्स सर्किट, डबल साइडेड फ्लेक्स सर्किट और मल्टीसाइड फ्लेक्स सर्किट जैसी अलग-अलग परतें होती हैं। फ्लेक्स सर्किट का उपयोग ऑर्गेनिक लाइट एमिटिंग डायोड, एलसीडी फैब्रिकेशन, फ्लेक्स सोलर सेल, ऑटोमोटिव इंडस्ट्रीज, सेल्युलर टेलीफोन, कैमरा और लैपटॉप जैसे जटिल इलेक्ट्रॉनिक्स उपकरणों में किया जाता है।

5) कठोर पीसीबी:

कठोर पीसीबी ठोस सामग्री से बने होते हैं जो पीसीबी को घुमा से अनुमति नहीं देते हैं। Flex PCB के रूप में समान, Rigid PCB में सिंगल लेयर, डबल लेयर और मल्टी-लेयर Rigid PCB जैसे अलग-अलग लेयर कॉन्फ़िगरेशन है। स्थापना के बाद इस पीसीबी का आकार नहीं बदलता है। यह PCB बेस के शेप के अनुसार मुड़ा नहीं जा सकता इसीलिए इस PCB को RIGID PCB के नाम से जाना जाता है। इस प्रकार के PCB का जीवनकाल बहुत अधिक होता है, इसलिए इसका उपयोग कंप्यूटर के कई हिस्सों जैसे RAM, GPU और CPU में किया जाता है । डिजाइन में सरल और सबसे अधिक उपयोग किया जाता है और अधिकांश निर्माण पीसीबी एकल पक्षीय कठोर पीसीबी है। मल्टी-लेयर कठोर पीसीबी 9-10 परतों को शामिल करके अधिक कॉम्पैक्ट हो सकता है।

6) फ्लेक्स-कठोर पीसीबी:

लचीले सर्किट और कठोर सर्किट का संयोजन सबसे महत्वपूर्ण बोर्ड है। लचीले-कठोर बोर्डों में कई लचीले पीसीबी की कई परतें होती हैं जो कई कठोर पीसीबी परत से जुड़ी होती हैं। फ्लेक्स-कठोर बोर्ड जैसा कि चित्र में दिखाया गया है। इसका उपयोग सेल फोन, डिजिटल कैमरा और ऑटोमोबाइल आदि में किया जाता है।

बढ़ते सिस्टम के अनुसार PCBs के प्रकार

1. छेद के माध्यम से पीसीबी
2. सतह घुड़सवार पीसीबी

1) के माध्यम से छेद पीसीबी:

इस प्रकार के PCB में, हमें PCB पर ड्रिल का उपयोग करके छेद बनाना होता है। इन छेदों में, घटकों के लीड पीसीबी के विपरीत दिशा में स्थित पैड के लिए माउंट किए जाते हैं और सोल्डर किए जाते हैं। यह तकनीक सबसे उपयोगी है क्योंकि यह विद्युत घटकों को अधिक यांत्रिक समर्थन देती है और घटकों के बढ़ते के लिए बहुत विश्वसनीय तकनीक है लेकिन पीसीबी में ड्रिलिंग इसे और अधिक महंगा बनाती है। सिंगल लेयर पीसीबी में, इस माउंटिंग टेक्नोलॉजी को लागू करना आसान है, लेकिन डबल लेयर और मल्टी-लेयर पीसीबी मेकिंग होल के मामले में अधिक मुश्किल है।

2) भूतल घुड़सवार पीसीबी:

इस प्रकार के पीसीबी में, घटक आकार में छोटे होते हैं क्योंकि इन घटकों में बहुत कम सीसा होता है या बोर्ड पर माउंट करने के लिए किसी लीड की आवश्यकता नहीं होती है। यहां, इस तकनीक में, एसएमडी घटकों को सीधे बोर्ड की सतह पर रखा जाता है और बोर्ड पर छेद बनाने की आवश्यकता नहीं होती है।

पीसीबी के विभिन्न भागों:

पैड: पैड और कुछ नहीं बल्कि तांबे का एक टुकड़ा है जिस पर घटकों के सीसे लगे होते हैं और जिस पर टांका लगाया जाता है। पैड घटकों को यांत्रिक सहायता प्रदान करता है।

ट्रेस: पीसीबी में, घटक तारों की मदद से नहीं जुड़े होते हैं। सभी घटक तांबे की तरह एक संचालन सामग्री के साथ जुड़े हुए हैं। PCB का यह कॉपर पार्ट जो सभी घटकों को जोड़ने के लिए उपयोग किया जाता है जिसे ट्रेस के रूप में जाना जाता है। ट्रेस नीचे आंकड़ा की तरह लग रहा है।

परतें: सर्किट के अनुप्रयोग, लागत और उपलब्ध स्थान के अनुसार, उपयोगकर्ता पीसीबी की परत चुन सकता है। निर्माण में सबसे सरल, डिजाइन में आसान और रूटीन लाइफ में सबसे उपयोगी है सिंगल लेयर पीसीबी। लेकिन बहुत बड़े और जटिल सर्किट के लिए, सिंगल लेयर पीसीबी की तुलना में डबल लेयर PCB या मल्टी लेयर PCB को सबसे ज्यादा पसंद किया जाता है। अब एक दिन, मल्टी-लेयर पीसीबी में, 10-12 लेयर को कनेक्ट किया जा सकता है और सबसे महत्वपूर्ण बात यह है कि अलग-अलग लेयर में कंपोनेंट्स के बीच कम्युनिकेशन किया जाए।

रेशम की परत: रेशम की परत का उपयोग पीसीबी की सतह पर मुद्रण लाइन, पाठ या किसी भी कला के लिए किया जाता है। आमतौर पर, स्क्रीन प्रिंटिंग के लिए epoxy स्याही का उपयोग किया जाता है। रेशम की परत को उपयोगकर्ता की आवश्यकता के अनुसार पीसीबी के ऊपर और / या नीचे की परत में इस्तेमाल किया जा सकता है जिसे सिल्क स्क्रीन टॉप और सिल्क स्क्रीन बीओटीटीओएम के रूप में जाना जाता है।

टॉप एंड बॉटम लेयर: PCB की टॉप लेयर में, PCB के इस लेयर में सभी कंपोनेंट्स को माउंट किया जाता है। आमतौर पर, यह परत हरे रंग की होती है। पीसीबी की निचली परत में, सभी घटकों को छेद के माध्यम से मिलाया जाता है और घटकों के नेतृत्व को पीसीबी की निचली परत के रूप में जाना जाता है। कभी-कभी, शीर्ष और / या नीचे की परत में पीसीबी को हरे रंग की परत के साथ लेपित किया जाता है, जिसे सोल्डर मास्क के रूप में जाना जाता है।

सोल्डर मास्क: तांबे की परत के शीर्ष पर एक अतिरिक्त परत होती है जिसे सोल्डर मास्क कहा जाता है। इस परत में आमतौर पर हरा रंग होता है लेकिन यह किसी भी रंग का हो सकता है। पीसीबी पर अन्य प्रवाहकीय सामग्री के साथ पैड के आकस्मिक संपर्क को रोकने के लिए इस इन्सुलेट परत का उपयोग किया जाता है।

पीसीबी सामग्री:

मुख्य तत्व ढांकता हुआ सब्सट्रेट है जो कठोर या लचीला है। इस ढांकता हुआ सब्सट्रेट का उपयोग उस पर तांबे जैसी सामग्री के संचालन के साथ किया जाता है। ढांकता हुआ सामग्री के रूप में, ग्लास एपॉक्सी टुकड़े टुकड़े या मिश्रित सामग्री का उपयोग किया जाता है।

1) FR4:

FR FI RETARDENT के लिए खड़ा है। सभी प्रकार के पीसीबी निर्माण के लिए, सबसे आम ग्लास टुकड़े टुकड़े में सामग्री FR4 है। बुने हुए ग्लास-एपॉक्सी यौगिकों के आधार पर, FR4 एक मिश्रित सामग्री है जो सबसे उपयोगी है क्योंकि यह बहुत अच्छी यांत्रिक शक्ति प्रदान करता है।

FR4	ग्लास संक्रमण अस्थायी।
मानक	130	सबसे आम और व्यापक रूप से इस्तेमाल किया जाता है सबसे सस्ता
उच्च कांच संक्रमण अस्थायी के साथ।	170-180 है	लीड मुक्त रिफ्लो तकनीक के साथ संगत
हलोजन मुक्त	-	लीड मुक्त रिफ्लो तकनीक के साथ संगत

2) एफआर -1 और एफआर -2:

यह सामग्री कागज और फिनोल यौगिकों से बनाई गई है और इस सामग्री का उपयोग केवल एकल परत पीसीबी के लिए किया जाता है। FR1 और FR2 दोनों में समान विशेषता है, एकमात्र अंतर ग्लास संक्रमण तापमान है। FR2 की तुलना में FR1 में उच्च ग्लास संक्रमण तापमान है। इन सामग्रियों को भी मानक, हैलोजन मुक्त और गैर-हाइड्रोफोबिक में विभाजित किया गया है।

3) CEM-1:

इन सामग्रियों को कागज से बनाया जाता है और बुने हुए ग्लास एपॉक्सी और फिनोल यौगिकों की दो परत होती है और इस सामग्री का उपयोग केवल एक तरफा पीसीबी के लिए किया जाता है। CEM-1 का उपयोग FR4 के बजाय किया जा सकता है, लेकिन CEM1 की कीमत FR4 से अधिक है।

4) CEM-3:

यह सामग्री सफेद रंग की, कांच की एपॉक्सी यौगिक है जो ज्यादातर डबल परत पीसीबी में उपयोग की जाती है। CEM-3 में FR4 की तुलना में कम यांत्रिक शक्ति है, लेकिन यह FR4 की तुलना में सस्ता है। तो, यह FR4 का एक अच्छा विकल्प है।

5) पॉलीमाइड:

इस सामग्री का उपयोग लचीला पीसीबी में किया जाता है। यह सामग्री एनटन, रोजर्स, ड्यूपॉन्ट से बनाई गई है। इस सामग्री में अच्छे विद्युत गुण, प्रफुल्लता, विस्तृत तापमान सीमा और उच्च रासायनिक प्रतिरोध है। इस सामग्री का कार्य तापमान -200 ͦC से 300 isC है।

6) Prepreg:

Prepreg का मतलब होता है प्री-इंपॉर्टेंट। यह राल के साथ लगाया गया एक रेशा है। ये रेजिन पहले से सूख चुके होते हैं, ताकि जब यह गर्म हो, तो यह बह जाए, चिपक जाए और पूरी तरह से डूब जाए। प्रीपेग में चिपकने वाली परत होती है जो एफआर 4 के समान ताकत देती है। राल सामग्री, SR- मानक राल, MR- मध्यम राल और HR- उच्च राल के अनुसार इस सामग्री के कई संस्करण हैं। यह आवश्यक मोटाई, परत संरचना और प्रतिबाधा के अनुसार चुना जाता है। यह सामग्री उच्च ग्लास संक्रमण तापमान और हलोजन मुक्त में भी उपलब्ध है।

पीसीबी डिजाइनिंग सॉफ्टवेयर:

नीचे सबसे लोकप्रिय पीसीबी डिजाइन सॉफ्टवेयर में से कुछ हैं। आप यहाँ इन PCB डिज़ाइन सॉफ्टवेयर के बारे में अधिक जान सकते हैं।

ईगल:

EAGLE PCB को डिजाइन करने का सबसे लोकप्रिय और सबसे आसान तरीका है। ईएजीएल आसानी से लागू होने योग्य ग्राफिकल लेआउट संपादक के लिए खड़ा है जो कि पहले कैडसॉफ्ट कंप्यूटर द्वारा विकसित किया गया है और वर्तमान में इस सॉफ्टवेयर का डेवलपर है। सर्किट आरेख डिजाइन करने के लिए, ईएजीएलई का एक योजनाबद्ध संपादक है। EAGLE फ़ाइल एक्सटेंशन है.SCH और विभिन्न भागों और घटकों को.LBR एक्सटेंशन में परिभाषित किया गया है। बोर्ड फ़ाइल एक्सटेंशन.BRD है।

बहुजन:

मल्टीसम भी बहुत शक्तिशाली और आसान सीखने वाला सॉफ्टवेयर है। जिसे मूल रूप से इलेक्ट्रॉनिक्स वर्कबेन्च द्वारा विकसित किया गया है और अब यह राष्ट्रीय उपकरण (NI) का एक प्रभाग है। इसमें माइक्रोकंट्रोलर सिमुलेशन (मल्टीएमसीयू) और पीसीबी लेआउट सॉफ्टवेयर के लिए एकीकृत आयात निर्यात सुविधाएँ शामिल हैं। इस सॉफ्टवेयर का व्यापक रूप से शैक्षणिक और उद्योग में भी सर्किट शिक्षा के लिए उपयोग किया जाता है।

ईज़ीएडीए:

ईज़ीईडीए एक सॉफ्टवेयर है जिसका उपयोग सर्किट को डिजाइन और अनुकरण करने के लिए किया जाता है। यह सॉफ्टवेयर योजनाबद्ध कैप्चर, स्पाइस सर्किट सिमुलेशन के लिए एक एकीकृत उपकरण है, जो कि नैगस्पाइस और पीसीबी लेआउट पर आधारित है। इस सॉफ्टवेयर का सबसे महत्वपूर्ण लाभ यह है कि, यह वेब आधारित सॉफ्टवेयर है और ब्राउज़र विंडो में उपयोग किया जाता है। तो, यह सॉफ्टवेयर ओएस से स्वतंत्र है।

अल्तियम डिजाइनर:

यह सॉफ्टवेयर ऑस्ट्रेलियाई सॉफ्टवेयर कंपनी Altium Limited द्वारा विकसित किया गया है। इस सॉफ़्टवेयर की मुख्य विशेषता योजनाबद्ध कैप्चर, 3 डी पीसीबी डिज़ाइन, एफपीजीए विकास और रिलीज़ / डेटा प्रबंधन है। यह पहला सॉफ्टवेयर है जो पीसीबी एडिटर से सीधे 3D विज़ुअलाइज़ेशन और PCB की क्लीयरेंस चेकिंग की पेशकश करता है।

KiCad: यह सॉफ्टवेयर जीन-पियरे वर्ण द्वारा विकसित किया गया है। इस सॉफ्टवेयर में उपकरण हैं जो BoM (बिल ऑफ मटेरियल), कलाकृति और पीसीबी के 3 डी व्यू के साथ-साथ सर्किट में उपयोग किए जाने वाले सभी घटकों को बना सकते हैं। इस सॉफ़्टवेयर की लाइब्रेरी में कई घटक उपलब्ध हैं और ऐसी सुविधा है कि उपयोगकर्ता अपने कस्टम घटकों को जोड़ सकते हैं। यह सॉफ्टवेयर कई मानव भाषाओं का समर्थन करता है।

सर्किटमेकर: यह सॉफ्टवेयर भी अल्टियम द्वारा विकसित किया गया है। इस सॉफ़्टवेयर के योजनाबद्ध संपादक में बुनियादी घटक प्लेसमेंट शामिल है और इस सॉफ़्टवेयर का उपयोग उन्नत मल्टीचैनल और श्रेणीबद्ध योजनाबद्ध डिज़ाइन करने के लिए किया जाता है। सभी योजनाबद्ध सर्वर पर अपलोड किया गया है और ये फाइलें किसी को भी देखने के लिए उपलब्ध हैं, बशर्ते कि आपको सर्किटमेकर खाते की आवश्यकता हो।