सर्किट बोर्ड के कार्य क्या हैं?

एक मुद्रित सर्किट बोर्ड, या पीसीबी, लगभग हर प्रकार के इलेक्ट्रॉनिक उपकरण में पाया जाता है। ये प्लास्टिक बोर्ड और उनके एम्बेडेड घटक कंप्यूटर और मोबाइल फोन से लेकर स्मार्टवॉच तक हर चीज के लिए बुनियादी तकनीक प्रदान करते हैं। एक पीसीबी पर सर्किट कनेक्शन बड़े उपकरणों और भारी तारों की जगह, बोर्ड पर छोटे घटकों के बीच विद्युत प्रवाह को कुशलतापूर्वक रूट करने की अनुमति देता है।

जिस एप्लिकेशन के लिए इसे डिज़ाइन किया गया है, उसके आधार पर, एक पीसी बोर्ड कंप्यूटिंग, संचार और डेटा ट्रांसफर से संबंधित कई तरह के कार्य कर सकता है। इसके द्वारा किए जाने वाले कार्यों के अलावा, शायद एक सर्किट बोर्ड का सबसे महत्वपूर्ण कार्य एक कॉम्पैक्ट स्पेस में डिवाइस के लिए इलेक्ट्रॉनिक्स को एकीकृत करने का एक तरीका प्रदान करना है। एक पीसीबी सुरक्षित रूप से इन्सुलेट होने के दौरान घटकों को बिजली स्रोत से सही ढंग से कनेक्ट करने की अनुमति देता है। इसके अलावा, सर्किट बोर्ड अन्य विकल्पों की तुलना में कम महंगे हैं क्योंकि उन्हें डिजिटल डिज़ाइन टूल के साथ डिज़ाइन किया जा सकता है और फ़ैक्टरी ऑटोमेशन का उपयोग करके उच्च मात्रा में निर्मित किया जा सकता है।

एक आधुनिक सर्किट बोर्ड आमतौर पर विभिन्न सामग्रियों की परतों से बना होता है। विभिन्न परतों को एक लेमिनेशन प्रक्रिया के माध्यम से एक साथ जोड़ा जाता है। कई बोर्डों में आधार सामग्री शीसे रेशा है, जो एक कठोर कोर प्रदान करती है। बोर्ड के एक या दोनों तरफ तांबे की पन्नी की परत आगे आती है। एक रासायनिक प्रक्रिया का उपयोग तांबे के निशान को परिभाषित करने के लिए किया जाता है जो प्रवाहकीय पथ बन जाते हैं। ये निशान पहले के इलेक्ट्रॉनिक्स असेंबलियों के लिए इस्तेमाल की जाने वाली बिंदु-से-बिंदु निर्माण पद्धति में पाए जाने वाले गन्दा तार लपेटने की जगह लेते हैं।

ए सोल्डर मास्क परत तांबे की परत को बचाने और इन्सुलेट करने के लिए सर्किट बोर्ड में जोड़ा जाता है। यह प्लास्टिक की परत बोर्ड के दोनों किनारों को कवर करती है और अक्सर हरी होती है। इसके बाद a सिल्कस्क्रीन परत अक्षरों, संख्याओं और अन्य पहचानकर्ताओं के साथ जो बोर्ड असेंबली में सहायता करते हैं। एक सर्किट बोर्ड के घटकों को सोल्डरिंग सहित विभिन्न तरीकों से बोर्ड से जोड़ा जा सकता है। कुछ अटैचमेंट विधियाँ छोटे छिद्रों का उपयोग करती हैं जिन्हें के रूप में जाना जाता है विअस जिन्हें सर्किट बोर्ड के माध्यम से ड्रिल किया जाता है। उनका उद्देश्य बिजली को बोर्ड के एक तरफ से दूसरी तरफ प्रवाहित करने देना है।

ए सर्किट प्रवाहकीय सामग्री का एक लूप है जिसके साथ बिजली यात्रा कर सकती है। जब लूप बंद हो जाता है, तो बिजली प्रवाहकीय सामग्री के माध्यम से बैटरी जैसे बिजली स्रोत से निर्बाध रूप से प्रवाहित हो सकती है और फिर बिजली स्रोत में वापस आ सकती है। सर्किट का डिज़ाइन इस तथ्य पर आधारित है कि बिजली एक उच्च शक्ति वोल्टेज से प्रवाहित होती है, जो कि विद्युत क्षमता का एक माप है, कम वोल्टेज तक।

हर सर्किट कम से कम चार बुनियादी तत्वों से बना होता है। पहला तत्व an. है ऊर्जा स्रोत एसी या डीसी पावर के लिए। दूसरा तत्व एक संवाहक सामग्री है जैसे कि एक तार जो ऊर्जा के साथ आगे बढ़ सकता है। इस प्रवाहकीय पथ को के रूप में जाना जाता है संकरा रास्ता या निशान. तीसरा तत्व है भार, जिसमें कम से कम एक घटक होता है जो किसी कार्य या संचालन को करने के लिए कुछ शक्ति को समाप्त कर देता है। चौथा और अंतिम तत्व कम से कम एक है नियंत्रक या स्विच शक्ति के प्रवाह को नियंत्रित करने के लिए।

जब आप किसी सर्किट के बंद पथ में लोड डालते हैं, तो लोड विद्युत प्रवाह के प्रवाह का उपयोग उस क्रिया को करने के लिए कर सकता है जिसके लिए बिजली की आवश्यकता होती है। उदाहरण के लिए, एक प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) घटक को तब प्रकाश के लिए बनाया जा सकता है जब बिजली उस सर्किट से प्रवाहित होती है जहां इसे डाला जाता है। लोड को ऊर्जा की खपत करने की आवश्यकता होती है क्योंकि एक बिजली अधिभार संलग्न घटकों को नुकसान पहुंचा सकता है।

सर्किट बोर्ड पर सबसे महत्वपूर्ण घटकों में शामिल हैं:

• बैटरी: एक सर्किट के लिए शक्ति प्रदान करता है, आमतौर पर एक दोहरे टर्मिनल डिवाइस के माध्यम से जो सर्किट में दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज अंतर प्रदान करता है
• संधारित्र: एक बैटरी जैसा घटक जो विद्युत आवेश को शीघ्रता से धारण या मुक्त कर सकता है
• डायोड: सर्किट बोर्ड पर बिजली को एक दिशा में प्रवाहित करने के लिए मजबूर करके नियंत्रित करता है
• प्रारंभ करनेवाला: विद्युत धारा से ऊर्जा को चुंबकीय ऊर्जा के रूप में संग्रहीत करता है
• आईसी (एकीकृतसर्किट): एक चिप जिसमें कई सर्किट और घटक छोटे रूप में हो सकते हैं और जो आमतौर पर एक विशिष्ट कार्य करता है
• एलईडी (रोशनीउत्सर्जकडायोड): दृश्य प्रतिक्रिया प्रदान करने के लिए सर्किट बोर्ड पर उपयोग की जाने वाली एक छोटी सी रोशनी
• अवरोध: प्रतिरोध प्रदान करके विद्युत प्रवाह के प्रवाह को नियंत्रित करता है
• स्विच करें: या तो करंट को ब्लॉक करता है या उसे बहने देता है, यह इस पर निर्भर करता है कि वह बंद है या खुला
• ट्रांजिस्टर: विद्युत संकेतों द्वारा नियंत्रित एक प्रकार का स्विच

सर्किट बोर्ड पर प्रत्येक घटक एक विशिष्ट कार्य या कार्यों का सेट करता है जो समग्र पीसीबी फ़ंक्शन द्वारा निर्धारित किए जाते हैं। ट्रांजिस्टर और कैपेसिटर जैसे कुछ घटक सीधे विद्युत धाराओं पर काम करते हैं। वे एकीकृत सर्किट के रूप में जाने वाले अधिक जटिल घटकों के भीतर बिल्डिंग ब्लॉक के रूप में कार्य करते हैं।

PCBA (मुद्रित सर्किट बोर्ड असेंबली के लिए एक संक्षिप्त नाम) शब्द का उपयोग एक सर्किट बोर्ड का वर्णन करने के लिए किया जाता है जो पूरी तरह से बोर्ड से जुड़े घटकों से भरा होता है और तांबे के निशान से जुड़ा होता है। इसे प्लग-इन असेंबली के रूप में भी जाना जाता है। एक बोर्ड जिसमें तांबे के निशान होते हैं, लेकिन उसमें घटक स्थापित नहीं होते हैं, उसे अक्सर a. कहा जाता है बेयर बोर्ड या ए मुद्रित सर्किट बोर्ड.

आधुनिक सर्किट बोर्डों का डिज़ाइन उन्हें पुराने तार से लिपटे बोर्डों की तुलना में कम लागत पर बड़े पैमाने पर उत्पादित करने की अनुमति देता है। विशेष कंप्यूटर सॉफ्टवेयर की सहायता से एक बोर्ड के डिजाइन चरण को निर्धारित करने के बाद, विनिर्माण और संयोजन - सबसे अधिक - स्वचालित हैं। एक PCBA को गुणवत्ता-आश्वासन परीक्षण पूरा होने के बाद समाप्त और उपयोग के लिए तैयार माना जाता है।

एक खुला सर्किट वह है जो टूटे तार या ढीले कनेक्शन के कारण बंद नहीं होता है। एक खुला सर्किट काम नहीं करेगा क्योंकि यह बिजली का संचालन नहीं कर सकता है। हालांकि वोल्टेज एक खुले सर्किट में उपलब्ध हो सकता है, लेकिन इसके प्रवाह के लिए कोई रास्ता नहीं है। कुछ मामलों में, एक ओपन सर्किट वांछित है। उदाहरण के लिए, प्रकाश को चालू और बंद करने के लिए उपयोग किया जाने वाला स्विच उस सर्किट को खोलता और बंद करता है जो प्रकाश को उसके शक्ति स्रोत से जोड़ता है।

एक अन्य प्रकार का दोषपूर्ण सर्किट है शार्ट सर्किट, जो तब हो सकता है जब बहुत अधिक बिजली एक सर्किट के माध्यम से चलती है और संचालन सामग्री या बिजली की आपूर्ति को नुकसान पहुंचाती है। शॉर्ट सर्किट सर्किट में दो बिंदुओं के जुड़ने के कारण हो सकता है, जब उन्हें ऐसा नहीं करना चाहिए, जैसे एक बिजली आपूर्ति के दो टर्मिनलों को बिना किसी लोड घटक के साथ जोड़ा जा रहा है ताकि उनमें से कुछ को निकाला जा सके वर्तमान। बिजली की आपूर्ति को इस तरह से बंद करना खतरनाक हो सकता है और यहां तक ​​कि आग या विस्फोट भी हो सकता है।

वैक्यूम ट्यूब और इलेक्ट्रिकल रिले ने शुरुआती कंप्यूटरों के बुनियादी कार्यों का प्रदर्शन किया। एकीकृत परिपथों की शुरूआत से इलेक्ट्रॉनिक घटकों के आकार और लागत दोनों में कमी आई है। जल्द ही सर्किट बोर्ड विकसित किए गए जिसमें एक उपकरण की सभी वायरिंग शामिल थी जो पहले एक पूरे कमरे पर कब्जा कर लेती थी। ये शुरुआती बोर्ड विभिन्न प्रकार की सामग्रियों से बनाए गए थे, जिनमें मेसोनाइट, बैकेलाइट और कार्डबोर्ड शामिल थे, और कनेक्टर में पोस्ट के चारों ओर लिपटे पीतल के तार शामिल थे।

1940 के दशक की शुरुआत में, जब तांबे के तार ने पीतल की जगह ले ली, तो सर्किट बोर्ड उत्पादन के लिए अधिक कुशल और सस्ते हो गए। तांबे के तारों वाले प्रारंभिक बोर्डों का उपयोग सैन्य रेडियो पर किया जाता था, और 1950 के दशक तक, उनका उपयोग उपभोक्ता उपकरणों के लिए भी किया जा रहा था। जल्द ही सिंगल-साइडेड बोर्ड जिनमें केवल एक तरफ वायरिंग शामिल थी, दो तरफा और मल्टीलेयर पीसीबी में विकसित हुए जो वर्तमान में व्यापक उपयोग में हैं।

1970 से 1990 के दशक तक, पीसीबी डिजाइन अधिक जटिल हो गया। इसी समय, भौतिक आकार और बोर्डों की लागत दोनों सिकुड़ती रही। जैसे-जैसे बोर्ड संलग्न घटकों के साथ सघन होते गए, उनके निर्माण में सहायता के लिए कंप्यूटर एडेड डिज़ाइन एप्लिकेशन (CAD) विकसित किए गए। आज डिजिटल पीसीबी डिजाइन के लिए कई तरह के उपकरण उपलब्ध हैं, मुफ्त और कम लागत वाले विकल्पों से लेकर पूरी तरह कार्यात्मक, उच्च कीमत वाले पैकेज जो डिजाइन, निर्माण और परीक्षण में मदद करते हैं।

आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक्स एकीकृत सर्किट के बिना मौजूद नहीं हो सकता, जिसे 1950 के दशक के अंत में पेश किया गया था। एक आईसी एक विशिष्ट कार्य करने के लिए कंप्यूटर चिप पर इकट्ठे हुए ट्रांजिस्टर, प्रतिरोधक और डायोड जैसे सर्किट और घटकों का एक छोटा संग्रह है। एक एकल IC चिप में हजारों या लाखों घटक हो सकते हैं। सबसे आम प्रकार के एकीकृत सर्किट में लॉजिक गेट, टाइमर, काउंटर और शिफ्ट रजिस्टर शामिल हैं।

निम्न-स्तरीय IC के अलावा, अधिक जटिल माइक्रोप्रोसेसर और माइक्रोकंट्रोलर IC भी हैं जो कंप्यूटर या किसी अन्य डिवाइस को नियंत्रित करने की क्षमता रखते हैं। अन्य जटिल एकीकृत परिपथों में डिजिटल सेंसर जैसे एक्सेलेरोमीटर और गायरोस्कोप शामिल हैं जो मोबाइल फोन और अन्य इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में पाए जाते हैं। पीसीबी के अन्य हिस्सों की तरह, पिछले कुछ दशकों में एकीकृत सर्किट के आकार में लगातार कमी आई है।

इस्तेमाल किए गए शुरुआती सिंगल-पक्षीय पीसीबी पर बढ़ते घटक छेद के माध्यम से प्रौद्योगिकी, जहां एक घटक बोर्ड के एक तरफ से जुड़ा हुआ था और सोल्डरिंग का उपयोग करके दूसरी तरफ प्रवाहकीय तार के निशान के लिए एक छेद के माध्यम से बांधा गया था। जिस समय इसे पेश किया गया था, उस समय थ्रू-होल तकनीक पॉइंट-टू-पॉइंट निर्माण पर एक उन्नति थी, लेकिन छेद बढ़ते के लिए पीसीबी में ड्रिल किए जाने के कारण कई डिजाइन मुद्दे सामने आए, विशेष रूप से बहुपरत की शुरूआत के बाद बोर्ड। चूंकि सभी परतों से गुजरने के लिए आवश्यक छेद, बोर्ड पर उपलब्ध अचल संपत्ति का एक बड़ा प्रतिशत समाप्त हो गया था।

भूतल पर्वत प्रौद्योगिकी (SMT) ने थ्रू-होल के कारण होने वाली कई समस्याओं का समाधान किया। 1990 के दशक में इसका व्यापक रूप से उपयोग किया जाने लगा, हालाँकि इसे कई दशक पहले पेश किया गया था। घटकों को छोटे पैड संलग्न करने के लिए बदल दिया गया था जो कि वायर लीड के बजाय सीधे सर्किट बोर्ड में मिलाप किया जा सकता था। एसएमटी ने पीसीबी निर्माताओं को पीसीबी के दोनों किनारों पर बड़ी संख्या में घटकों को सघन रूप से पैकेज करने की अनुमति दी। स्वचालन के साथ इस प्रकार के माउंटिंग का निर्माण करना भी आसान है।

श्रीमती माउंटिंग ने सर्किट बोर्डों में छेद की आवश्यकता को समाप्त नहीं किया। कुछ पीसीबी डिज़ाइन अभी भी विभिन्न परतों पर घटकों के बीच इंटरकनेक्शन की अनुमति देने के लिए वायस का उपयोग करते हैं। हालाँकि, ये छेद उतने दखल देने वाले नहीं हैं, जितने पहले कंपोनेंट माउंटिंग के लिए इस्तेमाल किए गए थ्रू-होल हैं।

सबसे जटिल इलेक्ट्रॉनिक उपकरणों में बहुपरत पीसीबी शामिल हो सकते हैं। इन बोर्डों में एक प्रवाहकीय सामग्री की कम से कम तीन परतें होती हैं जैसे तांबा इन्सुलेशन की परतों के साथ बारी-बारी से। बहुपरत बोर्डों के लिए सामान्य विन्यास में चार, छह, आठ या 10 परतें शामिल हैं। सभी परतों को एक साथ लेमिनेट किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि परतों के बीच कोई हवा नहीं फंसी है। यह प्रक्रिया आमतौर पर उच्च तापमान और दबाव में की जाती है।

बहुपरत पीसीबी के लाभों में एक छोटी सी जगह में घटकों और सर्किटों का उच्च घनत्व शामिल है। उनका उपयोग कंप्यूटर, फ़ाइल सर्वर, जीपीएस तकनीक, स्वास्थ्य देखभाल उपकरणों और उपग्रह और एयरोस्पेस सिस्टम के लिए किया जाता है। हालाँकि, बहुपरत बोर्डों के कुछ नुकसान भी हैं। वे एकल और दो तरफा बोर्डों की तुलना में अधिक जटिल और डिजाइन और निर्माण के लिए कठिन हैं, जो उन्हें अधिक महंगा बनाता है। बोर्ड की आंतरिक परतों में कुछ गलत होने पर उन्हें ठीक करना भी मुश्किल हो सकता है।