तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले पीसीबी का प्रभावी शीतलन उपकरणों को ज़्यादा गरम होने से बचाता है और उनके जीवनकाल को बढ़ाता है। अध्ययनों से पता चलता है कि गर्मी इलेक्ट्रॉनिक विफलताओं का प्राथमिक कारण है, जो सभी खराबी का आधा से अधिक हिस्सा है। खराब थर्मल प्रबंधन डिवाइस की विश्वसनीयता को कम करता है और अचानक खराबी का कारण बन सकता है। तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी उच्च-प्रदर्शन वाले उपकरणों में गर्मी को नियंत्रित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है। शोध से पता चलता है कि पीसीबी शीतलन प्रक्रिया में चरण परिवर्तन सामग्री को शामिल करने से थर्मल प्रबंधन में काफी सुधार होता है, जिससे पारंपरिक तरीकों की तुलना में डिवाइस की उम्र 83 गुना तक बढ़ सकती है। ये निष्कर्ष डिवाइस की स्थायित्व के लिए प्रभावी शीतलन के महत्वपूर्ण महत्व को उजागर करते हैं।

मुख्य बातें

अच्छा पीसीबी शीतलन भागों को ज़्यादा गरम होने से रोकता है। यह भागों की रक्षा करने में मदद करता है और उपकरणों को ज़्यादा समय तक चलने में मदद करता है। गर्मी कई तरह से पीसीबी को तोड़ सकती है। यह दरारें, मोड़ या कनेक्शन तोड़ सकती है। निष्क्रिय शीतलन बिजली का उपयोग नहीं करता है। यह उन उपकरणों के लिए अच्छा काम करता है जो ज़्यादा गरम नहीं होते हैं। सक्रिय शीतलन गर्मी को दूर करने के लिए पंखे या तरल का उपयोग करता है। इसका उपयोग उन उपकरणों में किया जाता है जो बहुत अधिक बिजली का उपयोग करते हैं। लेकिन इसमें ज़्यादा पैसे लगते हैं। एक स्मार्ट पीसीबी डिज़ाइन में हीट सिंक, थर्मल विया और अच्छी सामग्री का उपयोग किया जाता है। ये चीजें उपकरणों को ठंडा और मजबूत रखने में मदद करती हैं।

पीसीबी शीतलन क्यों मायने रखता है

गर्मी और घटक जीवन

गर्मी एक मुद्रित सर्किट बोर्ड के हर हिस्से को नुकसान पहुँचा सकती है। जब चीजें गरम हो जाती हैं, तो माइक्रोप्रोसेसर और कैपेसिटर अच्छी तरह से काम नहीं करते हैं। वे धीमे हो सकते हैं या अजीब तरीके से काम कर सकते हैं। कभी-कभी, सिग्नल मिक्स हो जाते हैं या पुर्जे ठीक से काम करना बंद कर देते हैं। कुछ घटक गर्मी के प्रति बहुत संवेदनशील होते हैं। इन्हें उन जगहों से दूर रहने की ज़रूरत है जो गरम हो जाती हैं। यदि डिज़ाइनर गर्मी को नज़रअंदाज़ करते हैं, तो पुर्जे ज़्यादा समय तक नहीं टिकेंगे।

शीतलन उपकरणों को बेहतर ढंग से काम करने में मदद करता है। इंजीनियर गर्मी को नियंत्रित करने के लिए अलग-अलग तरीके इस्तेमाल करते हैं, जैसे:

• गर्मी-संवेदनशील भागों को हॉट स्पॉट से दूर रखना
• गर्मी को स्थानांतरित करने के लिए थर्मल विया और तांबे के विमानों का उपयोग करना
• यह सुनिश्चित करना कि हवा बोर्ड के चारों ओर घूम सके

ये तरीके बहुत अधिक गर्मी बनने से रोकते हैं। जब गर्मी को नियंत्रित किया जाता है, तो उपकरण ज़्यादा समय तक चलते हैं और अच्छी तरह से काम करते हैं। अच्छा शीतलन कम मरम्मत और अचानक समस्याओं की कम संभावना का मतलब है, खासकर उन उपकरणों में जो बहुत अधिक बिजली का उपयोग करते हैं।

ज़्यादा गरम होने से विफलता का जोखिम

बहुत अधिक गर्मी इलेक्ट्रॉनिक्स में कई समस्याएं पैदा करती है। कुछ समस्याएं जल्दी होती हैं, जबकि अन्य में समय लगता है। सबसे आम मुद्दे हैं:

टिप:अच्छा पीसीबी शीतलन तापमान को सुरक्षित रखकर इन समस्याओं को रोकता है। यह बोर्ड और उसके पुर्जों की रक्षा करता है, इसलिए उपकरण लंबे समय तक अच्छी तरह से काम करते हैं।

एक पीसीबी जो ठंडा रहता है, उपकरणों को बेहतर ढंग से काम करने और ज़्यादा समय तक चलने में मदद करता है। यह अचानक खराबी की संभावना को कम करता है और हर हिस्से को मजबूत रहने में मदद करता है।

पीसीबी के लिए शीतलन विधियाँ

निष्क्रिय शीतलन

निष्क्रिय शीतलन गर्मी को दूर करने में मदद करने के लिए विशेष आकृतियों का उपयोग करता है। इन तरीकों में अतिरिक्त बिजली की ज़रूरत नहीं होती है। वे उन चीज़ों में सबसे अच्छा काम करते हैं जो ज़्यादा गरम नहीं होती हैं। कुछ सामान्य निष्क्रिय शीतलन तरीके हैं:

• हीटसिंक: हीटसिंक गरम भागों से चिपक जाते हैं और उनमें पंख होते हैं। पंख हवा के संपर्क में आने के लिए ज़्यादा जगह बनाते हैं। यह गर्मी को तेज़ी से निकलने में मदद करता है। एक विशेष पेस्ट गर्मी को पुर्जे से हीटसिंक तक ले जाने में मदद करता है।
• थर्मल विया: ये पीसीबी में छोटे, तांबे से बने छेद होते हैं। वे गर्मी को हॉट स्पॉट से ठंडी जगहों या तांबे के विमानों तक ले जाते हैं। अच्छा आकार और प्लेसमेंट उन्हें बेहतर ढंग से काम करने में मदद करता है।
• मोटी तांबे की परतें: पीसीबी में मोटा तांबा इस्तेमाल करने से गर्मी फैलने में मदद मिलती है।
• चरण परिवर्तन सामग्री: ये सामग्री पिघलते ही गर्मी सोख लेती हैं। यह तापमान को स्थिर रखता है।
• मेटल कोर पीसीबी: इन बोर्डों में एक धातु की परत होती है, आमतौर पर एल्यूमीनियम। धातु गर्मी को पुर्जों से दूर ले जाती है। धातु कोर गर्मी को बाहरी हीटसिंक तक भेजता है। मेटल कोर पीसीबी गरम होने पर ज़्यादा नहीं झुकते हैं।

ध्यान दें:निष्क्रिय शीतलन ज़्यादातर घरेलू इलेक्ट्रॉनिक्स और एलईडी लाइट के लिए अच्छा काम करता है। यह सस्ता है और शोर नहीं करता है।

सक्रिय शीतलन

सक्रिय शीतलन पीसीबी से गर्मी को दूर करने के लिए संचालित उपकरणों का उपयोग करता है। ये तरीके तब मदद करते हैं जब बोर्ड बहुत गरम हो जाता है, जैसे कंप्यूटर या पावर टूल में। मुख्य प्रकार हैं:

• शीतलन पंखे: पंखे पीसीबी पर हवा फेंकते हैं। वे गरम हवा को बाहर धकेलते हैं और ठंडी हवा को अंदर लाते हैं। अच्छा एयरफ्लो डिज़ाइन पंखों को बेहतर ढंग से काम करने में मदद करता है।
• हीट पाइप: हीट पाइप गरम भागों से ठंडी जगहों तक गर्मी ले जाते हैं। वे एक बंद ट्यूब के अंदर एक विशेष तरल का उपयोग करते हैं। कुछ पीसीबी में अंदर छोटे हीट पाइप होते हैं।
• ज़बरदस्ती हवा शीतलन: यह तरीका डिवाइस के माध्यम से हवा को धकेलने के लिए पंखे या ब्लोअर का उपयोग करता है। यह तापमान को 20–30°C तक कम कर सकता है।
• तरल शीतलन: ट्यूब पीसीबी पर शीतलक ले जाते हैं। यह बहुत अधिक गर्मी को हटाता है। यह उच्च-शक्ति या महत्वपूर्ण प्रणालियों में सबसे अच्छा काम करता है।

सक्रिय शीतलन को बिजली की ज़रूरत होती है और यह डिवाइस को बड़ा और ज़्यादा महंगा बनाता है। इंजीनियर इसका उपयोग तब करते हैं जब निष्क्रिय तरीके पर्याप्त नहीं होते हैं।

थर्मल विया और हीट सिंक

थर्मल विया और हीट सिंक पीसीबी को ठंडा रखने में मदद करते हैं, खासकर उच्च-शक्ति वाले बोर्डों में।

• थर्मल विया: ये तांबे से बने छेद छोटे पाइप की तरह काम करते हैं। वे गर्मी को गरम भागों से ठंडी परतों या तांबे के विमानों तक ले जाते हैं। गरम चिप्स के नीचे कई विया लगाने से गर्मी फैलने में मदद मिलती है। विया को विशेष चीज़ों, जैसे कि प्रवाहकीय गोंद या चांदी से भरने से, वे और भी बेहतर काम करते हैं।
• हीट सिंक: हीट सिंक पीसीबी या पुर्जों से जुड़ जाते हैं। वे हवा के लिए ज़्यादा जगह बनाने के लिए धातु के पंखों का उपयोग करते हैं। यह ज़्यादा गर्मी को हवा में निकलने देता है। सामग्री, पंखों की संख्या और इसे कैसे जोड़ा जाता है, यह सब मायने रखता है।
• थर्मल विया और हीट सिंक एक साथ बोर्ड के तापमान को कम करते हैं। यह विफलता, सिग्नल समस्याओं और बोर्ड को नुकसान की संभावना को कम करता है। उच्च-शक्ति वाले बोर्डों में, इंजीनियरों को सर्वोत्तम परिणामों के लिए विया आकार, प्लेसमेंट और तांबे के लिंक की सावधानीपूर्वक योजना बनानी चाहिए।

टिप:थर्मल विया और हीट सिंक दोनों का उपयोग करने से हॉट स्पॉट तापमान 30% तक कम हो सकता है। यह उपकरणों को ज़्यादा समय तक चलने और बेहतर ढंग से काम करने में मदद करता है।

शीतलन विधियों की तुलना: लागत और उपयुक्तता

ध्यान दें:इंजीनियर शीतलन के तरीकों को चुनते हैं कि डिवाइस कितनी गर्मी पैदा करता है, कितनी जगह है, और बजट कितना है। निष्क्रिय शीतलन सरल, सस्ते उपकरणों के लिए सबसे अच्छा है। सक्रिय शीतलन और मेटल कोर पीसीबी उच्च-शक्ति या महत्वपूर्ण प्रणालियों के लिए बेहतर हैं, भले ही उनकी लागत ज़्यादा हो।

तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी

गर्मी प्रबंधन में भूमिका

तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी शीतलन के लिए महत्वपूर्ण है। यह सिर्फ पुर्जों को एक साथ रखने से ज़्यादा करता है। यह हॉट स्पॉट से गर्मी को दूर करने में मदद करता है। इंजीनियर तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले पीसीबी को गर्मी फैलाने के लिए बनाते हैं। यह पूरे डिवाइस को ठंडा रखता है और हॉट स्पॉट बनने से रोकता है।

तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी गर्मी को नियंत्रित करने के लिए कई तरीके इस्तेमाल करता है:

• मोटी और चौड़ी तांबे की ट्रेस प्रतिरोध को कम करने में मदद करती हैं। यह बहुत अधिक करंट प्रवाहित होने पर बहुत अधिक गर्मी बनने से रोकता है।
• प्रमुख भागों के नीचे बड़े तांबे के पैड गर्मी फैलाने में मदद करते हैं। ये पैड हीट सिंक को गर्मी को तेज़ी से खींचने में भी मदद करते हैं।
• उच्च-शक्ति वाले चिप्स को तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले पीसीबी के बीच में रखने से गर्मी साझा करने में मदद मिलती है। यह बोर्ड की सतह को ठंडा रखता है और उन पुर्जों की रक्षा करता है जो संवेदनशील हैं।
• थर्मल विया छोटे पाइप की तरह काम करते हैं। वे गर्मी को ऊपर से नीचे की परत तक ले जाते हैं, जो बोर्ड को ठंडा करने में मदद करता है।
• तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी अक्सर हीट सिंक, हीट पाइप और पंखों के साथ काम करता है। ये उपकरण गर्मी से जल्दी छुटकारा पाने में मदद करते हैं।
• इंजीनियर हॉट स्पॉट खोजने के लिए थर्मल सिमुलेशन का उपयोग करते हैं। यह उन्हें बोर्ड बनाने से पहले डिज़ाइन को ठीक करने देता है।

तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी चालन और संवहन दोनों का उपयोग करता है। यह बोर्ड के माध्यम से और हवा या शीतलन उपकरणों में गर्मी ले जाता है। यह इलेक्ट्रॉनिक पुर्जों को सुरक्षित रखता है और अच्छी तरह से काम करता है।

टिप:एक अच्छा पीसीबी तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाता है, जो उपकरणों को सभी पुर्जों को ठंडा रखकर ज़्यादा समय तक चलने में मदद कर सकता है।

शीतलन के लिए डिज़ाइन सुविधाएँ

तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले पीसीबी में शीतलन में मदद करने के लिए कई सुविधाएँ हैं। प्रत्येक सुविधा बोर्ड को ज़्यादा गर्मी संभालने में मदद करती है और डिवाइस को सुरक्षित रखती है।

• हीट सिंक
  इंजीनियर तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले पीसीबी पर धातु के हीट सिंक लगाते हैं। ये सिंक गरम भागों से गर्मी खींचते हैं और इसे फैलाते हैं। फिर गर्मी हवा में चली जाती है, जो बोर्ड को ठंडा करती है।
• हीट पाइप
  कुछ बोर्ड हीट पाइप का उपयोग करते हैं। इन पाइपों में अंदर एक विशेष तरल होता है। तरल गर्मी को एक सिरे से दूसरे सिरे तक ले जाता है। यह छोटी जगहों में अच्छी तरह से काम करता है और ज़्यादा देखभाल की ज़रूरत नहीं होती है।
• शीतलन पंखे
  तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी अक्सर पंखों का उपयोग करता है। पंखे बोर्ड पर हवा फेंकते हैं और गरम हवा को बाहर धकेलते हैं। यह बोर्ड को जल्दी ठंडा करता है, खासकर बिजली आपूर्ति में।
• थर्मल विया एरे
  इंजीनियर गरम भागों के पास थर्मल विया के समूह लगाते हैं। ये विया गर्मी को सतह से गहरी परतों या दूसरी तरफ ले जाते हैं। भरे हुए और ढके हुए विया और भी बेहतर काम करते हैं और चिप से सीधे गर्मी खींचते हैं।
• मोटी तांबे की ट्रेस
  तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किए जाने वाले पीसीबी में अक्सर मोटी तांबे की ट्रेस होती हैं। ये ट्रेस गर्मी को एक बड़े क्षेत्र में फैलाते हैं। यह उन बोर्डों के लिए महत्वपूर्ण है जो बहुत अधिक बिजली का उपयोग करते हैं।
• सामग्री विकल्प
  तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी विशेष सामग्री का उपयोग कर सकता है। मेटल कोर बोर्डों में एल्यूमीनियम की एक परत होती है। यह धातु की परत सामान्य बोर्डों की तुलना में पुर्जों से गर्मी को तेज़ी से ले जाती है।

तापमान विनियमन प्रणाली में उपयोग किया जाने वाला पीसीबी उपकरणों को सुरक्षित रखने के लिए इन सभी सुविधाओं का उपयोग करता है। प्रत्येक डिज़ाइन विकल्प ज़्यादा गरम होने से रोकने में मदद करता है। इसका मतलब है कि उपकरण ज़्यादा समय तक चलते हैं और बेहतर ढंग से काम करते हैं।

दीर्घायु के लिए डिज़ाइन रणनीतियाँ

घटक प्लेसमेंट

इंजीनियर स्मार्ट जगहों पर पुर्जों को रखकर पीसीबी को ज़्यादा समय तक चलने में मदद कर सकते हैं। गरम पुर्जों जैसे पावर ट्रांज़िस्टर और वोल्टेज रेगुलेटर को उन जगहों पर रखा जाना चाहिए जहाँ गर्मी आसानी से निकल सके। यह हॉट स्पॉट को रोकता है और बोर्ड को ठंडा रखता है। इन पुर्जों को किनारे के पास या हीट सिंक के करीब रखने से गर्मी तेज़ी से दूर जाने में मदद मिलती है।

• गरम पुर्जों के बीच जगह छोड़ें ताकि हवा बह सके
• पुर्जों को बहुत करीब न रखें, या गर्मी फंस जाएगी।
• गर्मी को नीचे ले जाने के लिए गरम चिप्स के नीचे थर्मल विया का उपयोग करें।
• वायरिंग को आसान बनाने और विद्युत शोर को कम करने के लिए पुर्जों को लाइन में लगाएं।
• संवेदनशील पुर्जों को गर्मी से दूर रखें ताकि उनकी रक्षा हो सके।

टिप:यदि तापमान 10°C बढ़ जाता है, तो एक पुर्जा आधा समय तक चल सकता है। अच्छा प्लेसमेंट उपकरणों को ज़्यादा समय तक काम करने में मदद करता है।

सामग्री चयन

सही सामग्री चुनने से शीतलन में मदद मिलती है और बोर्ड ज़्यादा समय तक चलते हैं। FR-4 मजबूत है और ज़्यादातर बोर्डों के लिए काम करता है। पॉलीमाइड कठिन नौकरियों के लिए उच्च गर्मी को संभाल सकता है। मोटी तांबे की परतें जैसे 2 oz या 3 oz गर्मी फैलाती हैं और प्रतिरोध को कम करती हैं। चौड़ी ट्रेस ज़्यादा करंट ले जाती हैं और ज़्यादा गरम होने से रोकती हैं।

• हॉट स्पॉट से गर्मी को दूर ले जाने के लिए तांबे के पोर का उपयोग करें।
• पानी और धूल को बाहर रखने के लिए कोटिंग जोड़ें।
• बहुत गरम या शक्तिशाली उपकरणों के लिए मेटल कोर पीसीबी चुनें।

सिमुलेशन टूल

सिमुलेशन टूल इंजीनियरों को बोर्ड बनाने से पहले गर्मी की समस्याओं का पता लगाने में मदद करते हैं। ये टूल दिखाते हैं कि हॉट स्पॉट कहाँ हो सकते हैं और गर्मी कैसे चलती है। सॉफ़्टवेयर में लेआउट और सामग्री का परीक्षण करके, डिज़ाइनर बोर्ड को ठंडा रखने का सबसे अच्छा तरीका चुन सकते हैं।

• बोर्ड पर तापमान की जाँच करने के लिए थर्मल सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें।
• सिमुलेशन में अलग-अलग पुर्जों के प्लेसमेंट और सामग्री का प्रयास करें।
• मॉडल में पाए गए हॉट स्पॉट को ठीक करने के लिए डिज़ाइन बदलें।

ध्यान दें:सिमुलेशन समस्याओं को जल्दी पकड़ने में मदद करता है और पैसे बचाता है। यह लागत, कठिनाई और बोर्ड के अच्छी तरह से काम करने के तरीके को संतुलित करने में मदद करता है।

अच्छे पीसीबी शीतलन का उपयोग करने से उपकरण ज़्यादा समय तक चलते हैं और बेहतर ढंग से काम करते हैं। जब चीजें ज़्यादा गरम हो जाती हैं, तो पुर्जे ज़्यादा तेज़ी से खराब हो जाते हैं और टूट जाते हैं। थर्मल विया और हीट सिंक जैसे शीतलन टूल चीजों को ठंडा रखने में मदद करते हैं। शुरुआती सिमुलेशन इंजीनियरों को बोर्ड बनाने से पहले हॉट स्पॉट खोजने देता है। इंजीनियरों को ऐसी सामग्री चुननी चाहिए जो गर्मी को अच्छी तरह से संभाल सके। उन्हें बोर्ड को इस तरह से डिज़ाइन करना चाहिए कि हवा आसानी से घूम सके।

हर प्रोजेक्ट में गर्मी का प्रबंधन करना सुनिश्चित करने का मतलब है कि उपकरण ज़्यादा मजबूत होंगे और ज़्यादा समय तक चलेंगे।

अक्सर पूछे जाने वाले प्रश्न

यदि पीसीबी में अच्छा शीतलन नहीं है तो क्या होता है?

बहुत अधिक गर्मी पुर्जों को नुकसान पहुँचा सकती है। बोर्ड काम करना बंद कर सकता है। उपकरण ज़्यादा तेज़ी से टूट सकते हैं। अच्छा शीतलन सब कुछ सुरक्षित रखता है और ज़्यादा समय तक काम करता है।

इंजीनियर सही शीतलन विधि कैसे चुनते हैं?

इंजीनियर इस बात पर ध्यान देते हैं कि डिवाइस कितनी गर्मी पैदा करता है। वे आकार और लागत की जाँच करते हैं। वे कम गर्मी के लिए निष्क्रिय शीतलन और उच्च गर्मी के लिए सक्रिय शीतलन चुनते हैं।

क्या ज़्यादा पंखे जोड़ने से हमेशा ज़्याद