بخش اول: PCB آلومینیومی چیست؟
بستر آلومینیومی نوعی تخته فلزی با روکش مسی است که عملکرد بسیار خوبی در دفع حرارت دارد.به طور کلی یک تخته یک طرفه از سه لایه تشکیل شده است: لایه مدار (فیل مسی)، لایه عایق و لایه پایه فلزی.برای کاربردهای پیشرفته، طرح های دو طرفه با ساختار لایه مدار، لایه عایق، پایه آلومینیومی، لایه عایق و لایه مدار نیز وجود دارد.تعداد کمی از کاربردها شامل تخته های چند لایه است که می تواند با چسباندن تخته های چند لایه معمولی با لایه های عایق و پایه های آلومینیومی ایجاد شود.
زیرلایه آلومینیومی یک طرفه: از یک لایه لایه الگوی رسانا، مواد عایق و صفحه آلومینیومی (زیر لایه) تشکیل شده است.
زیرلایه آلومینیومی دو طرفه: شامل دو لایه از لایه های الگوی رسانا، مواد عایق و صفحه آلومینیومی (زیر لایه) است که روی هم چیده شده اند.
مدار چاپی چند لایه آلومینیومی: این برد مدار چاپی است که از لمینیت و چسباندن سه یا چند لایه از لایه های الگوی رسانا، مواد عایق و صفحه آلومینیومی (زیر لایه) به یکدیگر ساخته می شود.
تقسیم بر روش های تصفیه سطح:
تخته روکش طلا (طلای نازک شیمیایی، طلای ضخیم شیمیایی، آبکاری طلای انتخابی)
بخش دوم: اصل کار بستر آلومینیوم
دستگاه های قدرت بر روی لایه مدار نصب می شوند.گرمای تولید شده توسط دستگاه ها در حین کار به سرعت از طریق لایه عایق به لایه پایه فلزی هدایت می شود که سپس گرما را دفع می کند و باعث اتلاف گرما برای دستگاه ها می شود.
در مقایسه با FR-4 سنتی، زیرلایه های آلومینیومی می توانند مقاومت حرارتی را به حداقل برسانند و آنها را رسانای عالی گرما کنند.در مقایسه با مدارهای سرامیکی با لایه ضخیم، آنها همچنین دارای خواص مکانیکی عالی هستند.
علاوه بر این، بسترهای آلومینیومی دارای مزایای منحصر به فرد زیر هستند:
- مطابقت با الزامات RoHs
- سازگاری بهتر با فرآیندهای SMT
- مدیریت موثر انتشار حرارتی در طراحی مدار برای کاهش دمای عملیاتی ماژول، افزایش طول عمر، افزایش چگالی توان و قابلیت اطمینان
- کاهش مونتاژ هیت سینک ها و سایر سخت افزارها از جمله مواد رابط حرارتی و در نتیجه حجم محصول کمتر و هزینه های سخت افزاری و مونتاژ کمتر و ترکیب بهینه مدارهای قدرت و کنترل
- جایگزینی بسترهای سرامیکی شکننده برای بهبود دوام مکانیکی
بخش سوم: ترکیب زیرلایه های آلومینیومی
1. لایه مدار
لایه مدار (معمولاً از فویل مسی الکترولیتی استفاده می شود) برای تشکیل مدارهای چاپی حک می شود که برای مونتاژ و اتصال قطعات استفاده می شود.در مقایسه با FR-4 سنتی، با ضخامت و عرض خط یکسان، بسترهای آلومینیومی می توانند جریان های بالاتری را حمل کنند.
2. لایه عایق
لایه عایق یک فناوری کلیدی در زیرلایه های آلومینیومی است که در درجه اول برای چسبندگی، عایق کاری و انتقال حرارت استفاده می شود.لایه عایق زیرلایه های آلومینیومی مهم ترین مانع حرارتی در سازه های ماژول قدرت است.هدایت حرارتی بهتر لایه عایق باعث تسهیل انتشار گرمای تولید شده در حین کارکرد دستگاه می شود که منجر به کاهش دمای عملیاتی، افزایش بار توان ماژول، کاهش اندازه، طول عمر بیشتر و توان خروجی بالاتر می شود.
3. لایه پایه فلزی
انتخاب فلز برای پایه فلزی عایق به ملاحظات جامع عواملی مانند ضریب انبساط حرارتی پایه فلزی، هدایت حرارتی، استحکام، سختی، وزن، وضعیت سطح و هزینه بستگی دارد.
بخش چهارم: دلایل انتخاب بسترهای آلومینیومی
1. دفع گرما
بسیاری از تخته های دو طرفه و چند لایه دارای چگالی و قدرت بالایی هستند که اتلاف گرما را به چالش می کشد.مواد بستر معمولی مانند FR4 و CEM3 رسانای ضعیف گرما هستند و دارای عایق بین لایه‌ای هستند که منجر به اتلاف گرما ناکافی می‌شود.زیرلایه های آلومینیومی این مشکل اتلاف گرما را حل می کنند.
2. انبساط حرارتی
انبساط و انقباض حرارتی ذاتی مواد است و مواد مختلف دارای ضرایب انبساط حرارتی متفاوتی هستند.تخته های چاپی مبتنی بر آلومینیوم به طور موثر مسائل مربوط به اتلاف گرما را برطرف می کند، مشکل انبساط حرارتی مواد مختلف را بر روی اجزای برد کاهش می دهد، دوام و قابلیت اطمینان کلی را بهبود می بخشد، به ویژه در برنامه های SMT (فناوری نصب سطحی).
3. ثبات ابعادی
تخته های چاپی مبتنی بر آلومینیوم به طور قابل توجهی از نظر ابعاد در مقایسه با تخته های چاپ شده با مواد عایق پایدارتر هستند.تغییر ابعاد تخته های چاپی مبتنی بر آلومینیوم یا تخته های هسته آلومینیومی که از 30 درجه سانتیگراد به 140-150 درجه سانتیگراد گرم می شوند، 2.5-3.0٪ است.
4. دلایل دیگر
تخته های چاپی مبتنی بر آلومینیوم دارای اثرات محافظتی هستند، جایگزین زیرلایه های سرامیکی شکننده می شوند، برای فناوری نصب روی سطح مناسب هستند، مساحت موثر تخته های چاپی را کاهش می دهند، اجزایی مانند هیت سینک را جایگزین می کنند تا مقاومت حرارتی محصول و خواص فیزیکی را افزایش دهند و هزینه تولید و نیروی کار را کاهش دهند.
بخش پنجم: کاربردهای زیرلایه های آلومینیومی
1. تجهیزات صوتی: تقویت کننده های ورودی/خروجی، تقویت کننده های متعادل، تقویت کننده های صوتی، پیش تقویت کننده ها، تقویت کننده های قدرت و غیره.
2. تجهیزات برق: تنظیم کننده های سوئیچینگ، مبدل های DC/AC، تنظیم کننده های سوئیچ و غیره.
3. تجهیزات الکترونیکی ارتباطی: تقویت کننده های فرکانس بالا، دستگاه های فیلتر، مدارهای انتقال و غیره.
4. تجهیزات اتوماسیون اداری: درایورهای موتور الکتریکی و غیره.
5. خودرو: تنظیم کننده های الکترونیکی، سیستم های احتراق، کنترل کننده های قدرت و غیره.
6. کامپیوترها: بردهای CPU، درایوهای فلاپی دیسک، واحدهای قدرت و غیره.
7. ماژول های قدرت: اینورترها، رله های حالت جامد، پل های یکسو کننده و غیره.
8. وسایل روشنایی: با ترویج لامپ های کم مصرف، بسترهای آلومینیومی به طور گسترده در چراغ های LED استفاده می شود.
زمان ارسال: آگوست-09-2023
