سلام دوستان! فناوری هر روز با افزودن قطعات و دستگاه های پیشرفته ای که زندگی ما را آسان می کند، پیشرفت می کند. چند سال پیش برای اتصال الکتریکی اجزای مختلف الکترونیکی به سیم کشی و اتصال دهنده ها وابسته بودیم. شروع PCB به طور قابل توجهی نیاز به سیم کشی را حذف کرد و ظاهری کاملاً جدید به صنعت الکترونیک داد.

در این مقاله، قرار است معرفی مفصلی راجع به PCB آلومینیومی داشته باشیم. PCB آلومینیومی یک نوع PCB است که از مواد رسانای حرارتی دی الکتریک و عایق الکتریکی بین لایه مس و فلز آلومینیوم استفاده می کند. این PCB یک انتخاب بسیار موثر برای کاربردهایی است که شامل اتلاف گرما یا دمای بالا است. 

PCB آلومینیومی چیست؟

قبل از بررسی PCB آلومینیومی، باید درک مشخصی از PCB داشته باشیم؟ PCB مخفف Printed Circuit Board یا برد مدار چاپی است که از مسیرهای رسانا که بر روی یک برد واحد قرار گرفته، استفاده می کند  تا به صورت الکتریکی اجزای الکترونیکی مختلف را روی برد به یکدیگر متصل کند. مس برای ایجاد یک مسیر رسانا که روی مواد زیرلایه قرار داده می شود استفاده می شود.

PCB آلومینیومی که به عنوان PCB فلزی نیز شناخته می شود، نوعی PCB است که از ورقه ورقه ای با روکش مس و یک لایه نازک دی الکتریک رسانای حرارتی و عایق الکتریکی آلومینیومی تشکیل شده است.

فویل مسی الگوی مدار مورد نظر را ایجاد می کند در حالی که آلومینیوم اجازه می دهد تا گرما را با کمک یک دی الکتریک قرار داده شده بین لایه ها دفع کند.

PCBهای آلومینیومی عمدتاً به سه لایه تقسیم می شوند

لایه مدار: یک لایه مسی است که ضخامت آن حدود 1 تا 10 اونس است.

لایه عایق: یک لایه دی الکتریک از مواد رسانای حرارتی و عایق الکتریکی

لایه آلومینیومی: این لایه عمدتا از مس یا بستر فلزی آلومینیومی تشکیل شده است. ضخامت های متعددی وجود دارد، با این حال رایج ترین ضخامت 1 میلی متر است.

انواع PCB آلومینیومی

انواع مختلفی از PCB های آلومینیومی وجود دارد که بر اساس ساختار و طراحی آنها در بسیاری از کاربردها مورد استفاده قرار می گیرند. با این حال، هدف اصلی همه PCB های آلومینیومی تقریباً یکسان است. ارائه راه حل های اتلاف حرارت برای کاربردهایی که شامل دمای بالا هستند. در زیر انواع اصلی PCB های آلومینیومی آورده شده است.

PCB آلومینیومی انعطاف پذیر

دی الکتریک انعطاف پذیر جدیدی در توسعه محصولات آلومینیومی افزدوه شده است.

این مواد با رزین پلی آمید یکپارچه با فیلترهای سرامیکی عرضه می شوند که انعطاف پذیری بالا، راندمان حرارتی و عایق الکتریکی عالی را نشان می دهند.

هنگامی که این مواد بر روی یک ماده آلومینیومی اعمال می شوند، منجر به محصول نهایی می شوند که نیاز به کابل ها و اتصالات گران قیمت را از بین می برد.

میزان انعطاف پذیری به این محصولات اجازه می دهد تا قبل از اینکه در جای خود باقی بمانند، تا شوند، بپیچند یا به هر شکلی در بیایند.

هنگامی که آنها را به یک شکل خاص تولید کردند، نمی توان آنها را مانند PCBهای انعطاف پذیر معمولی تغییر داد.

PCB آلومینیومی هیبریدی

در ساخت و ساز PCB های آلومینیوم هیبریدی، مواد غیر حرارتی قبل از اعمال بر روی مواد حرارتی با پایه آلومینیومی به طور جداگانه پردازش و تصفیه می شوند.

رایج ترین روش توسعه ساختار 2 لایه یا 4 لایه است که به طور معمول از مواد FR4 تشکیل شده است.

یک ماده غیر حرارتی که با مواد حرارتی و پایه آلومینیومی چسبانده شده است، استحکام را فراهم می کند و به دفع گرما نیزکمک می کند.

این پیوند غیر حرارتی برای استفاده نیست به همه مواد حرارتی ترجیح داده می شود زیرا دارای هزینه کمتر و رسانایی حرارتی کارآمد نسبت به محصولات معمولی FR4 است.

برای ساخت این محصول نیازی به هیت سینک یا مراحل مونتاژ نیست.

اجزای سوراخ دار را می توان به راحتی با استفاده از پنجره های کامپوننت روی پایه آلومینیومی تنظیم کرد.

اینکار به عبور کابل ها و کانکتورها از بستر نیز کمک می کند. همچنین مهر و موم ایجاد شده توسط فیله لحیم کاری، نیاز به آداپتورهای گران قیمت را بی نیاز می کند.

PCB آلومینیومی چند لایه

PCB های آلومینیومی چند لایه در محصولات منبع تغذیه بسیار رایج هستند و دارای چندین لایه دی الکتریک رسانای حرارتی هستند.

این مواد زمانی بسیار مفید هستند که با یک یا چند لایه مدار ترکیب شوند که در آن دی‌الکتریک رسانای حرارتی بین لایه‌ها با کمک ویاهای کور که به عنوان سیگنال یا گذرگاه‌های حرارتی نیز عمل می‌کنند، مدفون می‌شوند.

ساخت تک لایه این طرح‌ها چندان مؤثر نیست، با این حال، زمانی که با طرح‌های پیچیده‌تر همراه شوند، راه‌حل ایده‌آلی را برای بسیاری از کاربردهایی که شامل اتلاف گرما می‌شوند، ارائه می‌کنند.

مدار مدار چاپی آلومینیومی سرتاسر سوراخ

هنگامی که صحبت از اکثر سازه های پیچیده می شود، یک لایه آلومینیومی قبل از اعمال لمینیت مجدد پر شده و از قبل سوراخ شده و هسته ای از ساختارهای چند لایه را تشکیل می دهد.

سپس از مواد پیوند حرارتی برای لمینیت مواد حرارتی در دو طرف آلومینیوم استفاده می شود.

پس از انجام لمینت، سوراخ کاری روی مجموعه اعمال می شود.

به منظور حفظ عایق الکتریکی مناسب، سوراخ های آبکاری شده در نتیجه حفاری باید از خلال های آلومینیومی عبور کنند.

مزایای PCB آلومینیومی

سطح بالای اتلاف حرارت ارائه شده توسط PCB آلومینیومی آنها را به گزینه ای ایده آل برای کاربردهایی که شامل دمای بالا و ساعات کار  بالا تبدیل می کند.

هزینه کم یکی دیگر از مزایایی است که آلومینیوم را موثر و اقتصادی می کند. آلومینیوم یک فلز رایج است که به راحتی در دسترس است و می توان آن را با هزینه بسیار کم استخراج و تصفیه کرد.

ماهیت غیر سمی آلومینیوم آن را دوستدار محیط زیست و انتخابی ایده آل برای کاربردهایی است که شامل بازیافت محصولات می شود.

استحکام و دوام ارائه شده توسط محصولات مبتنی بر آلومینیوم بسیار بالاتر از فایبرگلاس و مواد سرامیکی است.

مواد آلومینیوم در طبیعت بسیار قوی و مستحکم هستند که باعث می شود در مقایسه با سایر فلزات، فشار و تنش بیشتری را در تولید و جابجایی مواد تحمل کند.

آلومینیوم بسیار سبک است. بدون افزودن وزن اضافی به محصول استحکام و دوام می بخشد.

رسانایی حرارتی دی الکتریک مورد استفاده 5 تا 10 برابر بیشتر از شیشه اپوکسی قدیمی است.

انتقال حرارتی کارآمدتر و قابل اعتمادتر از PCB معمولی دارد.

کاربردهای PCB آلومینیومی

این محصولات عمدتاً برای کاربردهای سوئیچینگ با توان بالا توسعه داده شدند، اما زمانی که در کاربردهای LED معرفی شدند، محبوبیت کافی به دست آوردند.

طراحی آلومینیومی با جریان بالاتری برای LED های نصب شده کار می کند و تحمل دما را در محدوده های مشخص شده حفظ می کند.

صنایع خودروسازی و RF برای استفاده از مزایای این محصولات و در دسترس قرار دادن آنها برای مردم عادی تلاش بیشتری می کنند.

PCB های آلومینیومی یک انتخاب موثر برای کاربردهایی هستند که شامل اتلاف گرما می شوند، زیرا خروجی ایده آلی از گرما را با کمک دی الکتریک فراهم می کنند و دمای کلی طراحی پروژه را در یک مقدار از قبل مشخص حفظ می کنند.