آپریشن کے دوران الیکٹرانک آلات سے پیدا ہونے والی حرارت آلات کا اندرونی درجہ حرارت تیزی سے بڑھنے کا سبب بنتی ہے۔ اگر گرمی کو وقت پر ختم نہیں کیا جاتا ہے، تو سامان گرم ہوتا رہے گا، زیادہ گرم ہونے کی وجہ سے آلہ ناکام ہو جائے گا، اور الیکٹرانک آلات کی وشوسنییتا کم ہو جائے گی۔ لہذا، سرکٹ بورڈ میں گرمی کو ختم کرنا بہت ضروری ہے۔

پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کے درجہ حرارت میں اضافے کا عنصر تجزیہ

پرنٹ شدہ بورڈ کے درجہ حرارت میں اضافے کی براہ راست وجہ سرکٹ پاور استعمال کرنے والے آلات کی موجودگی ہے، اور الیکٹرانک آلات میں مختلف ڈگریوں تک بجلی کی کھپت ہوتی ہے، اور بجلی کی کھپت کے ساتھ گرمی کی شدت میں تبدیلی آتی ہے۔

طباعت شدہ بورڈز میں درجہ حرارت میں اضافے کے دو مظاہر:
(1) مقامی درجہ حرارت میں اضافہ یا بڑے علاقے کے درجہ حرارت میں اضافہ؛
(2) قلیل مدتی درجہ حرارت میں اضافہ یا طویل مدتی درجہ حرارت میں اضافہ۔

پی سی بی تھرمل بجلی کی کھپت کا تجزیہ کرتے وقت، عام طور پر درج ذیل پہلوؤں سے۔

بجلی کی کھپت
(1) فی یونٹ علاقے میں بجلی کی کھپت کا تجزیہ کریں۔
(2) پی سی بی سرکٹ بورڈ پر بجلی کی کھپت کی تقسیم کا تجزیہ کریں۔

2. طباعت شدہ بورڈ کی ساخت
(1) طباعت شدہ بورڈ کا سائز؛
(2) طباعت شدہ بورڈ کا مواد۔

3. پرنٹ شدہ بورڈ کی تنصیب کا طریقہ
(1) تنصیب کا طریقہ (جیسے عمودی تنصیب اور افقی تنصیب)؛
(2) سگ ماہی کی حالت اور کیسنگ سے فاصلہ۔

4. تھرمل تابکاری
(1) طباعت شدہ بورڈ کی سطح کا اخراج؛
(2) طباعت شدہ بورڈ اور ملحقہ سطح اور ان کے مطلق درجہ حرارت کے درمیان درجہ حرارت کا فرق؛

5. حرارت کی ترسیل
(1) ریڈی ایٹر انسٹال کریں؛
(2) دیگر تنصیب کے ساختی حصوں کی ترسیل۔

6. تھرمل کنویکشن
(1) قدرتی نقل و حرکت؛
(2) زبردستی کولنگ کنویکشن۔

پی سی بی سے مندرجہ بالا عوامل کا تجزیہ طباعت شدہ بورڈ کے درجہ حرارت میں اضافے کو حل کرنے کا ایک مؤثر طریقہ ہے۔ یہ عوامل اکثر مصنوعات اور نظام میں متعلقہ اور منحصر ہوتے ہیں۔ زیادہ تر عوامل کا اصل صورت حال کے مطابق تجزیہ کیا جانا چاہیے، صرف ایک مخصوص حقیقی صورت حال کے لیے۔ صرف اس صورت حال میں درجہ حرارت میں اضافے اور بجلی کی کھپت کے پیرامیٹرز کا حساب یا صحیح اندازہ لگایا جا سکتا ہے۔

سرکٹ بورڈ کولنگ کا طریقہ

1. اعلی حرارت پیدا کرنے والا آلہ نیز ہیٹ سنک اور حرارت پہنچانے والی پلیٹ
جب پی سی بی میں کچھ آلات بڑی مقدار میں حرارت پیدا کرتے ہیں (3 سے کم) تو گرمی پیدا کرنے والے آلے میں ہیٹ سنک یا ہیٹ پائپ شامل کیا جا سکتا ہے۔ جب درجہ حرارت کو کم نہیں کیا جا سکتا ہے، تو گرمی کی کھپت کے اثر کو بڑھانے کے لیے پنکھے کے ساتھ ہیٹ سنک کا استعمال کیا جا سکتا ہے۔ جب زیادہ حرارتی آلات ہوں (3 سے زیادہ)، تو گرمی کی کھپت کا ایک بڑا کور (بورڈ) استعمال کیا جا سکتا ہے۔ یہ ایک خاص ریڈی ایٹر ہے جسے پی سی بی بورڈ پر یا ایک بڑے فلیٹ ریڈی ایٹر میں ہیٹنگ ڈیوائس کی پوزیشن اور اونچائی کے مطابق اپنی مرضی کے مطابق بنایا گیا ہے مختلف اجزاء کی اونچائی کو کاٹ دیں۔ گرمی کی کھپت کے کور کو جزو کی سطح پر باندھیں، اور گرمی کو ختم کرنے کے لیے ہر جزو سے رابطہ کریں۔ تاہم، اسمبلی اور ویلڈنگ کے دوران اجزاء کی ناقص مستقل مزاجی کی وجہ سے، گرمی کی کھپت کا اثر اچھا نہیں ہے۔ عام طور پر گرمی کی کھپت کے اثر کو بہتر بنانے کے لیے جزو کی سطح پر نرم تھرمل فیز چینج تھرمل پیڈ شامل کیا جاتا ہے۔

2. خود پی سی بی بورڈ کے ذریعے گرمی کی کھپت
اس وقت، بڑے پیمانے پر استعمال ہونے والی پی سی بی پلیٹیں تانبے سے ملبوس/ایپوکسی گلاس کلاتھ سبسٹریٹس یا فینولک رال گلاس کلاتھ سبسٹریٹس ہیں، اور تھوڑی مقدار میں کاغذ پر مبنی تانبے سے ملبوس پلیٹیں استعمال کی جاتی ہیں۔ اگرچہ ان سبسٹریٹس میں بہترین برقی کارکردگی اور پروسیسنگ کی کارکردگی ہے، لیکن ان میں گرمی کی کھپت خراب ہے۔ زیادہ گرمی پیدا کرنے والے اجزاء کے لیے گرمی کی کھپت کے راستے کے طور پر، خود PCB سے شاید ہی پی سی بی کی رال سے گرمی کی توقع کی جا سکتی ہے، لیکن گرمی کو جزو کی سطح سے ارد گرد کی ہوا تک پھیلانے کے لیے۔ تاہم، چونکہ الیکٹرانک مصنوعات اجزاء کے چھوٹے بنانے، اعلی کثافت کی تنصیب، اور ہائی ہیٹ اسمبلی کے دور میں داخل ہو چکی ہیں، لہٰذا گرمی کو ختم کرنے کے لیے بہت کم سطح کے رقبے والے اجزاء کی سطح پر انحصار کرنا کافی نہیں ہے۔ ایک ہی وقت میں، سطح پر نصب اجزاء جیسے کیو ایف پی اور بی جی اے کے بھاری استعمال کی وجہ سے، اجزاء سے پیدا ہونے والی حرارت بڑی مقدار میں پی سی بی بورڈ میں منتقل ہوتی ہے۔ لہذا، گرمی کی کھپت کو حل کرنے کا بہترین طریقہ حرارتی عنصر کے ساتھ براہ راست رابطے میں پی سی بی کی گرمی کی کھپت کی صلاحیت کو بہتر بنانا ہے. چلنا یا خارج کرنا۔

3. گرمی کی کھپت کو حاصل کرنے کے لئے مناسب روٹنگ ڈیزائن کو اپنائیں
کیونکہ شیٹ میں رال کی تھرمل چالکتا ناقص ہے، اور تانبے کے ورق کی لکیریں اور سوراخ گرمی کے اچھے موصل ہیں، تانبے کے ورق کی بقایا شرح کو بہتر بنانا اور تھرمل ترسیل کے سوراخوں میں اضافہ گرمی کی کھپت کا اہم ذریعہ ہیں۔
پی سی بی کی حرارت کی کھپت کی صلاحیت کا اندازہ کرنے کے لیے، مختلف تھرمل چالکتا کے گتانکوں کے ساتھ مختلف مواد پر مشتمل مرکب مواد کے مساوی تھرمل چالکتا (نو eq) کا حساب لگانا ضروری ہے۔

4. ایسے آلات کے لیے جو فری کنویکشن ایئر کولنگ استعمال کرتے ہیں، انٹیگریٹڈ سرکٹس (یا دیگر آلات) کو عمودی یا افقی طور پر ترتیب دینا بہتر ہے۔

5. ایک ہی طباعت شدہ بورڈ پر موجود آلات کو ان کی حرارت پیدا کرنے اور گرمی کی کھپت کے مطابق زیادہ سے زیادہ ترتیب دیا جانا چاہیے۔ چھوٹی حرارت پیدا کرنے والے آلات یا گرمی کی خراب مزاحمت والے آلات (جیسے چھوٹے سگنل ٹرانزسٹر، چھوٹے پیمانے پر مربوط سرکٹس، الیکٹرولائٹک کیپسیٹرز وغیرہ) کولنگ ایئر فلو کے سب سے اوپر والے دھارے میں رکھے جاتے ہیں (داخلی راستے پر)، بڑی گرمی پیدا کرنے والے آلات یا گرمی کی اچھی مزاحمت (جیسے پاور ٹرانزسٹرز، بڑے پیمانے پر مربوط سرکٹس وغیرہ) کولنگ ایئر فلو کے سب سے نیچے کی طرف رکھے جاتے ہیں۔

6. افقی سمت میں، گرمی کی منتقلی کے راستے کو چھوٹا کرنے کے لیے ہائی پاور ڈیوائسز کو پرنٹ شدہ بورڈ کے کنارے کے جتنا ممکن ہو قریب رکھا جانا چاہیے۔ عمودی سمت میں، اعلی طاقت والے آلات کو پرنٹ شدہ بورڈ کے اوپری حصے کے جتنا ممکن ہو قریب رکھا جانا چاہئے تاکہ دوسرے آلات پر کام کرتے وقت ان آلات کے درجہ حرارت کو کم کیا جا سکے۔

7. درجہ حرارت سے متعلق حساس آلہ سب سے کم درجہ حرارت والے علاقے میں بہترین رکھا جاتا ہے (جیسے آلہ کے نیچے)۔ اسے گرمی پیدا کرنے والے آلے کے اوپر کبھی نہ رکھیں۔ ایک سے زیادہ آلات ترجیحی طور پر افقی جہاز پر لڑکھڑا رہے ہیں۔

8. سامان میں پرنٹ شدہ بورڈ کی گرمی کی کھپت بنیادی طور پر ہوا کے بہاؤ پر منحصر ہے، لہذا ڈیزائن میں ہوا کے بہاؤ کے راستے کا مطالعہ کیا جانا چاہئے، اور آلہ یا پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ کو مناسب طریقے سے ترتیب دیا جانا چاہئے. جب ہوا بہتی ہے تو یہ ہمیشہ وہاں بہنے کا رجحان رکھتی ہے جہاں مزاحمت کم ہوتی ہے، لہٰذا پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈ پر ڈیوائسز کو ترتیب دیتے وقت، کسی خاص علاقے میں ہوا کی بڑی جگہ چھوڑنے سے گریز کرنا ضروری ہے۔ پوری مشین میں ایک سے زیادہ پرنٹ شدہ سرکٹ بورڈز کی ترتیب کو بھی اسی مسئلے پر توجہ دینی چاہئے۔

9. پی سی بی پر گرم مقامات کے ارتکاز سے بچیں، پی سی بی پر یکساں طور پر پاور کو جتنا ممکن ہو تقسیم کریں، اور پی سی بی کی سطح کے درجہ حرارت کی کارکردگی کو یکساں اور مستقل رکھیں۔ ڈیزائن کے عمل میں سخت یکساں تقسیم کو حاصل کرنا اکثر مشکل ہوتا ہے، لیکن بہت زیادہ طاقت کی کثافت والے علاقوں سے گریز کرنا ضروری ہے تاکہ ایسے گرم مقامات سے بچ سکیں جو پورے سرکٹ کے معمول کے عمل کو متاثر کرتے ہیں۔ اگر حالات اجازت دیں تو پرنٹ شدہ سرکٹس کا تھرمل کارکردگی کا تجزیہ ضروری ہے۔ مثال کے طور پر، کچھ پیشہ ورانہ پی سی بی ڈیزائن سافٹ ویئر میں شامل تھرمل ایفیشنسی انڈیکس تجزیہ سافٹ ویئر ماڈیول ڈیزائنرز کو سرکٹ ڈیزائن کو بہتر بنانے میں مدد کر سکتے ہیں۔