PCBasic দ্বারা মেটাল কোর PCBs (MCPCBs)  

ইলেকট্রনিক পণ্যগুলি ক্রমশ শক্তিশালী, ছোট এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন হয়ে উঠার সাথে সাথে, তাপ অপচয় সমস্যাটি একটি গুরুত্বপূর্ণ সমস্যা হয়ে দাঁড়িয়েছে যা পিসিবি ডিজাইনে সমাধান করা আবশ্যক। ঐতিহ্যবাহী পিসিবি উপকরণগুলির (যেমন FR-4 এবং পলিমাইড) তাপ পরিবাহিতা কম থাকে এবং উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন সার্কিটগুলিতে সময়মতো তাপ অপচয় করা কঠিন, যা সহজেই উপাদানগুলির অতিরিক্ত গরম বা এমনকি ক্ষতির কারণ হতে পারে।

এই সমস্যা সমাধানের জন্য, PCBasic মেটাল কোর প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (MCPCBs) ডিজাইন এবং উৎপাদনের উপর মনোনিবেশ করেছে, যা মেটাল কোর PCBs, মেটাল ক্ল্যাড PCBs বা থার্মাল PCBs নামেও পরিচিত। এই ধরণের সার্কিট বোর্ডের নকশায় একটি মেটাল কোর স্তর অন্তর্ভুক্ত করা হয়েছে, যা তাপ দ্রুত সরিয়ে নিতে পারে, যা সার্কিট অপারেশনকে আরও স্থিতিশীল এবং নির্ভরযোগ্য করে তোলে। এটি বিভিন্ন উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন এবং উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন ইলেকট্রনিক পণ্যে ব্যবহারের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত।

MCPCB কি?

এমসিপিসিবি, যা ইনসুলেটেড মেটাল সাবস্ট্রেট (আইএমএস) পিসিবি বা থার্মাল ক্ল্যাড পিসিবি নামেও পরিচিত, হল এক ধরণের মেটাল কোর সার্কিট বোর্ড যা বিশেষভাবে ইলেকট্রনিক পণ্যের গরম করার সমস্যা সমাধানের জন্য ডিজাইন করা হয়েছে।

ঐতিহ্যবাহী FR-4 PCB-এর বিপরীতে, যেখানে রজন বা ফাইবারগ্লাস বেস উপাদান হিসেবে ব্যবহার করা হয়, একটি ধাতব কোর PCB তার কাঠামোতে একটি ধাতব বেস স্তর অন্তর্ভুক্ত করে, যা সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম, তামা বা ইস্পাতের মিশ্রণ দিয়ে তৈরি। এই ধাতব স্তরটি দ্রুত উপাদানগুলি দ্বারা উৎপন্ন তাপ সঞ্চালন করতে পারে এবং হিটসিঙ্ক বা ধাতব কোর স্তরে স্থানান্তর করতে পারে, ফলে সার্কিটটি আরও স্থিতিশীলভাবে সঞ্চালিত হয় এবং অতিরিক্ত গরম হওয়ার ঝুঁকি কম থাকে।

এই ধাতব উপকরণগুলির মধ্যে, অ্যালুমিনিয়াম সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত হয় কারণ এর ভালো তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি এবং কম খরচ। এটি বর্তমানে MCPCB উৎপাদনের জন্য মূলধারার পছন্দ।

MCPCB গুলিতে একটি পরিবাহী স্তর, একটি তাপ নিরোধক স্তর এবং একটি ধাতব স্তর স্তর থাকে।

একটি স্ট্যান্ডার্ড ধাতব কোর সার্কিট বোর্ড গঠিত হয়:

•  সোল্ডার মাস্ক স্তর

•  সার্কিট স্তর

•  তামার স্তর (১ আউন্স–৬ আউন্স তামা, সবচেয়ে সাধারণ ১–২ আউন্স)

•  ডাইইলেকট্রিক অন্তরণ স্তর

•  ধাতব কোর স্তর (অ্যালুমিনিয়াম, তামা, বা ইস্পাত) — হিটসিঙ্ক হিসেবে কাজ করে

•  ঐচ্ছিক প্রতিরক্ষামূলক আবরণ বা ফিনিশ

MCPCB এর সুবিধা

ঐতিহ্যবাহী সার্কিট বোর্ডের তুলনায়, ধাতব কোর পিসিবিগুলির নিম্নলিখিত সুস্পষ্ট সুবিধা রয়েছে:

1. উচ্চতর তাপ অপচয়

ধাতব উপকরণ ব্যবহারের কারণে, ধাতব কোর পিসিবিগুলির (বিশেষ করে অ্যালুমিনিয়াম এবং তামার সাবস্ট্রেট) তাপ পরিবাহিতা অত্যন্ত চমৎকার। এটি উচ্চ-শক্তির এলইডি, পাওয়ার মডিউল, স্বয়ংচালিত ইলেকট্রনিক্স ইত্যাদি দ্বারা উৎপন্ন তাপ দ্রুত নষ্ট করতে পারে, যা তাপ অপচয় দক্ষতা উল্লেখযোগ্যভাবে বৃদ্ধি করে এবং সার্কিটকে আরও স্থিতিশীল করে তোলে।

2. বহিরাগত হিটসিঙ্কের প্রয়োজনীয়তা হ্রাস

MCPCB বোর্ডগুলি নিজেরাই খুব ভালোভাবে তাপ পরিচালনা করতে পারে, তাই অনেক ক্ষেত্রে অতিরিক্ত হিটসিঙ্ক বা কুলিং ফ্যান যোগ করার প্রয়োজন হয় না। এইভাবে, সরঞ্জামগুলি আকারে ছোট, ওজনে হালকা এবং একটি সহজ নকশা রয়েছে।

3. উচ্চ যান্ত্রিক শক্তি

ধাতব কোর স্তর (বিশেষ করে অ্যালুমিনিয়াম উপাদান) সার্কিট বোর্ডকে আরও শক্ত করে তোলে, বাঁক, কম্পন এবং তাপীয় প্রসারণ এবং সংকোচনের ফলে সৃষ্ট চাপ সহ্য করতে সক্ষম এবং উৎপাদন এবং ব্যবহার উভয় ক্ষেত্রেই আরও টেকসই।

৪. হালকা ও পরিবেশবান্ধব

সিরামিক বা ফাইবারগ্লাস বোর্ডের তুলনায়, ধাতব কোর প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ডগুলি কেবল হালকা এবং আরও টেকসই নয়, পুনর্ব্যবহারযোগ্য এবং পুনঃব্যবহারযোগ্যও। বিশেষ করে অ্যালুমিনিয়াম, যা অ-বিষাক্ত, পরিবেশ বান্ধব এবং পুনর্ব্যবহারযোগ্য, টেকসই উৎপাদনের জন্য অত্যন্ত উপযুক্ত।

5. মাত্রিক স্থায়িত্ব

৩০°C থেকে ১৫০°C তাপমাত্রার পরিসরের মধ্যে, ধাতব কোর PCB গুলি স্থিতিশীল মাত্রা এবং কর্মক্ষমতা বজায় রাখে, যা সরঞ্জামের দীর্ঘমেয়াদী নির্ভরযোগ্য অপারেশন নিশ্চিত করে।

এমসিপিসিবির প্রকারভেদ

পরিবাহী এবং ধাতব স্তরগুলির কনফিগারেশনের উপর নির্ভর করে, MCPCB গুলিকে পাঁচটি প্রাথমিক প্রকারে শ্রেণীবদ্ধ করা যেতে পারে:

১. একক স্তরের MCPCB

২. সিওবি এমসিপিসিবি (চিপ-অন-বোর্ড)

৩. ডাবল লেয়ার MCPCB

৪. দ্বি-পার্শ্বযুক্ত MCPCB

৫. মাল্টি-লেয়ার এমসিপিসিবি

একক স্তরের MCPCB

একক স্তরের MCPCB 

একটি একক-স্তর ধাতব কোর পিসিবি তিনটি অংশ নিয়ে গঠিত: তামার সার্কিট স্তর, ডাইইলেক্ট্রিক অন্তরণ স্তর এবং ধাতব বেস (সাধারণত অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহৃত হয়)। এই কাঠামোটি সহজ এবং ব্যবহারিক, সাশ্রয়ী এবং কার্যক্ষমতার দিক থেকে নির্ভরযোগ্য এবং ব্যাপক উৎপাদনের জন্য খুবই উপযুক্ত।

অ্যাপ্লিকেশন:

• LED আলো এবং উচ্চ-উজ্জ্বলতা ল্যাম্প

• মোটরগাড়ি এবং শিল্প রিলে

• অডিও সরঞ্জাম এবং পরিবর্ধক

• সেন্সর এবং প্যাকেজিং যন্ত্রপাতি

PCBasic দ্বারা উত্পাদিত একক-স্তর MCPCB গুলি LED আলোতে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। এর অসাধারণ তাপ অপচয় কর্মক্ষমতার সাথে, এটি কার্যকরভাবে তাপমাত্রা কমাতে পারে, ল্যাম্পগুলির উজ্জ্বলতা এবং দীর্ঘায়ু নিশ্চিত করে।

সিওবি এমসিপিসিবি

একটি COB MCPCB (চিপ-অন-বোর্ড মেটাল কোর PCB) হল একটি বিশেষ ধরণের মেটাল কোর প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড। এর সবচেয়ে উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্য হল বেয়ার ডাইগুলি সরাসরি মেটাল কোর বোর্ডে ইনস্টল করা হয়, যা ঐতিহ্যবাহী কাঠামোতে ডাইইলেক্ট্রিক বাধা স্তরের প্রয়োজনীয়তা দূর করে।

এই নকশাটি চিপটিকে সরাসরি ধাতব কোর পিসিবির সাথে সংযুক্ত করতে সক্ষম করে, যার ফলে দ্রুত এবং আরও দক্ষ তাপ স্থানান্তর সম্ভব হয়। তাপ পরিবাহিতা 200 ওয়াট/মিটার·কে অতিক্রম করতে পারে, যা প্রায় ধাতব বেস উপাদানের সমতুল্য।

COB মেটাল কোর PCB এর মৌলিক কাঠামোর মধ্যে রয়েছে:

•  ধাতব কোর পিসিবিতে সরাসরি চিপ বন্ধন

•  সিগন্যাল আন্তঃসংযোগের জন্য তারের বন্ধন

•  চিপ সুরক্ষার জন্য ইপোক্সি রজন এনক্যাপসুলেশন

চিপটি তারের বন্ধন এবং ইপোক্সি এনক্যাপসুলেশনের মাধ্যমে MCPCB বোর্ডে দৃঢ়ভাবে এম্বেড করা হয়েছে। এই নকশা আলোর অভিন্নতা উন্নত করতে পারে এবং একই সাথে উচ্চ-ক্ষমতাসম্পন্ন LED-এর আয়ুষ্কাল বাড়িয়ে দিতে পারে।

বেশিরভাগ COB MCPCB বোর্ড মূল উপাদান হিসেবে অ্যালুমিনিয়াম ব্যবহার করে কারণ এর ভালো তাপ পরিবাহিতা, উচ্চ শক্তি এবং কম খরচ, যা বেশিরভাগ ধাতব কোর PCB নির্মাতাদের জন্য প্রথম পছন্দ হয়ে উঠেছে। কিছু উচ্চমানের পণ্য প্রতিফলন এবং তাপ অপচয় কর্মক্ষমতা বাড়ানোর জন্য রূপালী/সোনার প্রলেপ সহ আয়না-সমাপ্ত অ্যালুমিনিয়াম PCB ব্যবহার করবে।

অ্যাপ্লিকেশন:

• LED স্ট্রিটলাইট এবং ফ্লাডলাইট

• LED ব্যাকলাইটিং এবং ডিসপ্লে মডিউল

• পাওয়ার সাপ্লাই এবং কনভার্টার

• মোটরগাড়ির হেডলাইট এবং সিগন্যাল সিস্টেম

• কৃষি ও উদ্যানতত্ত্বের জন্য গ্রো লাইট

• শিল্প ও স্থাপত্য আলোকসজ্জা ব্যবস্থা

ডাবল-লেয়ার এমসিপিসিবি

ডাবল-লেয়ার এমসিপিসিবি 

ডাবল-লেয়ার MCPCB হল এক ধরণের মেটাল কোর প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড যার গঠন সিঙ্গেল-লেয়ারের তুলনায় জটিল। এতে দুটি কপার সার্কিট স্তর থাকে, যার উভয় স্তর একই দিকে ধাতব বেসের উপর স্তরিত থাকে। সাধারণত ব্যবহৃত উপকরণ হল অ্যালুমিনিয়াম বা তামা। মেটাল কোরটি সার্কিট বোর্ডের নীচে অবস্থিত, যা ভাল যান্ত্রিক সহায়তা প্রদান করতে পারে এবং দ্রুত তাপ অপচয় করতে সহায়তা করতে পারে।

দ্বি-পার্শ্বযুক্ত ধাতব কোর পিসিবিগুলির বিপরীতে, যেখানে দুটি তামার স্তর ধাতব কোরের উভয় পাশে বিতরণ করা হয়, একটি দ্বি-স্তরযুক্ত এমসিপিসিবির সমস্ত ইলেকট্রনিক উপাদান একই দিকে ইনস্টল করা হয়, যা কাঠামোটিকে আরও কম্প্যাক্ট করে তোলে।

একক-স্তর ধাতব কোর পিসিবিগুলির তুলনায়, দ্বি-স্তর এমসিপিসিবিগুলির উৎপাদন আরও জটিল। উৎপাদনের সময়, তাপ পরিবাহী স্তরটিকে ধাতব স্তরের সাথে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ করার জন্য একটি অতিরিক্ত ল্যামিনেশন ধাপ প্রয়োজন। এই ধাপে প্রক্রিয়া নির্ভুলতার জন্য উচ্চ প্রয়োজনীয়তা রয়েছে এবং এটি নিশ্চিত করতে হবে যে স্তরগুলি উভয়ই অন্তরক এবং নির্ভরযোগ্যভাবে বিদ্যুৎ পরিচালনা করতে পারে।

ডাবল লেয়ার MCPCB এর প্রয়োগ

• পাওয়ার ইনভার্টার এবং রেক্টিফায়ার

• অডিও প্রি-অ্যামপ্লিফায়ার এবং অ্যামপ্লিফায়ার

• পাওয়ার কন্ট্রোল ইউনিট এবং রেগুলেটর

• শিল্প অটোমেশন সরঞ্জাম

• মোটর ড্রাইভার এবং যোগাযোগ মডিউল

একজন পেশাদার MCPCB প্রস্তুতকারক হিসেবে, PCBasic উন্নত ল্যামিনেশন প্রযুক্তি গ্রহণ করে যাতে প্রতিটি ডাবল-লেয়ার MCPCB বোর্ডে তাপ পরিবাহী স্তরটি ধাতব স্তরের সাথে ঘনিষ্ঠভাবে মিলিত হয় এবং ডিলামিনেশনের ঝুঁকিতে না পড়ে।

দ্বি-পার্শ্বযুক্ত MCPCB

ডাবল-লেয়ার মেটাল কোর পিসিবি-র মতো, ডাবল-পার্শ্বযুক্ত মেটাল কোর পিসিবি-তেও দুটি স্তরের তামার পরিবাহী থাকে। কিন্তু এর ধাতব কোর এই দুটি স্তরের মধ্যে অবস্থিত। অন্য কথায়, ধাতব কোর স্তরের উপরের এবং নীচের উভয় পৃষ্ঠেই সার্কিট ট্রেস রয়েছে, যা ধাতুপট্টাবৃত ভায়ার মাধ্যমে সংযুক্ত।

এক-পার্শ্বযুক্ত ধাতব কোর পিসিবিগুলির বিপরীতে, দ্বি-পার্শ্বযুক্ত এমসিপিসিবিগুলির উৎপাদনের সময় একটি অতিরিক্ত ল্যামিনেশন ধাপের প্রয়োজন হয়, যা ধাতব কোর সাবস্ট্রেটের সাথে প্যাটার্নযুক্ত তাপ পরিবাহী স্তরগুলিকে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ করে।

সাধারণ FR-4 সার্কিট বোর্ডের তুলনায়, দ্বি-পার্শ্বযুক্ত ধাতব কোর PCB-গুলির নির্ভুলতা এবং উৎপাদন অভিজ্ঞতার জন্য উচ্চতর প্রয়োজনীয়তা রয়েছে। ধাতব কোরে তামার ফয়েলের দুটি স্তর ল্যামিনেট করার সময়, তাপমাত্রা, চাপ এবং অন্তরণ কর্মক্ষমতা সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন। কেবলমাত্র এইভাবে ভাল বৈদ্যুতিক বিচ্ছিন্নতা এবং স্থিতিশীল তাপ কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করা যেতে পারে।

অ্যাপ্লিকেশন:

• শিল্প নিয়ন্ত্রণ ইউনিট

• পাওয়ার কনভার্টার এবং রেগুলেটর

• HVAC সিস্টেম

• মোটরগাড়ি ড্যাশবোর্ড

• ইউপিএস এবং যোগাযোগ ব্যবস্থা

মাল্টি-লেয়ার এমসিপিসিবি

মাল্টি-লেয়ার এমসিপিসিবি 

একটি মাল্টি-লেয়ার মেটাল কোর পিসিবি হল এক ধরণের উচ্চ-কার্যক্ষমতাসম্পন্ন মেটাল কোর প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড। এটি একাধিক তামার সার্কিট স্তর এবং একটি শক্ত ধাতব ভিত্তির উপর একত্রিত তাপীয়ভাবে পরিবাহী ডাইইলেক্ট্রিক উপকরণ দিয়ে গঠিত।

এই কাঠামোটি উচ্চ তাপ পরিবাহিতা বজায় রেখে সার্কিট বোর্ডকে অভ্যন্তরীণ সিগন্যাল রাউটিং, গ্রাউন্ড প্লেন এবং ব্লাইন্ড বা বার্ড ভায়াস ডিজাইন অর্জন করতে সক্ষম করে। একই সাথে এর নকশার নমনীয়তা এবং উন্নত তাপ ব্যবস্থাপনা কর্মক্ষমতাও রয়েছে।

ঐতিহ্যবাহী FR-4 সার্কিট বোর্ডের তুলনায়, মাল্টি-লেয়ার MCPCB-এর উৎপাদন প্রয়োজনীয়তা বেশি। ল্যামিনেশন প্রক্রিয়ায়, প্রতিটি তামার স্তর যাতে ধাতব কোরের সাথে দৃঢ়ভাবে আবদ্ধ হতে পারে তা নিশ্চিত করার জন্য তাপমাত্রা, চাপ এবং অন্তরণ কর্মক্ষমতা সঠিকভাবে নিয়ন্ত্রণ করা প্রয়োজন।

অ্যাপ্লিকেশন:

• সার্ভার এবং ডেটা সেন্টার

• মহাকাশ এবং উপগ্রহ ব্যবস্থা

• মেডিকেল ইলেকট্রনিক্স (ইসিজি, হার্ট মনিটর)

• উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি যোগাযোগ ব্যবস্থা

• বৈজ্ঞানিক যন্ত্র