एल्यूमिनियम पीसीबी - एक आसान गर्मी अपव्यय पीसीबी

भाग एक: एल्युमीनियम पीसीबी क्या है?

एल्युमीनियम सब्सट्रेट एक प्रकार का धातु-आधारित कॉपर-क्लैड बोर्ड है जिसमें उत्कृष्ट गर्मी अपव्यय कार्यक्षमता होती है।आम तौर पर, एक तरफा बोर्ड तीन परतों से बना होता है: सर्किट परत (तांबा फ़ॉइल), इन्सुलेटिंग परत, और धातु आधार परत।उच्च-स्तरीय अनुप्रयोगों के लिए, सर्किट परत, इंसुलेटिंग परत, एल्यूमीनियम बेस, इंसुलेटिंग परत और सर्किट परत की संरचना के साथ दो तरफा डिज़ाइन भी हैं।अनुप्रयोगों की एक छोटी संख्या में मल्टी-लेयर बोर्ड शामिल होते हैं, जिन्हें साधारण मल्टी-लेयर बोर्डों को इंसुलेटिंग परतों और एल्यूमीनियम बेस के साथ जोड़कर बनाया जा सकता है।

एकल-पक्षीय एल्यूमीनियम सब्सट्रेट: इसमें प्रवाहकीय पैटर्न परत, इन्सुलेट सामग्री और एल्यूमीनियम प्लेट (सब्सट्रेट) की एक परत होती है।

दो तरफा एल्यूमीनियम सब्सट्रेट: इसमें प्रवाहकीय पैटर्न परतों की दो परतें, इन्सुलेट सामग्री और एल्यूमीनियम प्लेट (सब्सट्रेट) एक साथ खड़ी होती हैं।

मल्टी-लेयर मुद्रित एल्यूमीनियम सर्किट बोर्ड: यह एक मुद्रित सर्किट बोर्ड है जो प्रवाहकीय पैटर्न परतों, इन्सुलेट सामग्री और एल्यूमीनियम प्लेट (सब्सट्रेट) की तीन या अधिक परतों को एक साथ जोड़कर और जोड़कर बनाया जाता है।

सतह उपचार विधियों द्वारा विभाजित:
सोना चढ़ाया हुआ बोर्ड (रासायनिक पतला सोना, रासायनिक गाढ़ा सोना, चयनात्मक सोना चढ़ाना)

भाग दो: एल्यूमिनियम सब्सट्रेट कार्य सिद्धांत

विद्युत उपकरण सर्किट परत पर सतह पर लगे होते हैं।ऑपरेशन के दौरान उपकरणों द्वारा उत्पन्न गर्मी को तेजी से इन्सुलेटिंग परत के माध्यम से धातु आधार परत तक ले जाया जाता है, जो तब गर्मी को नष्ट कर देता है, जिससे उपकरणों के लिए गर्मी अपव्यय प्राप्त होता है।

पारंपरिक FR-4 की तुलना में, एल्यूमीनियम सब्सट्रेट थर्मल प्रतिरोध को कम कर सकते हैं, जिससे वे गर्मी के उत्कृष्ट संवाहक बन जाते हैं।मोटी-फिल्म सिरेमिक सर्किट की तुलना में, उनमें बेहतर यांत्रिक गुण भी होते हैं।

इसके अतिरिक्त, एल्यूमीनियम सबस्ट्रेट्स के निम्नलिखित अद्वितीय फायदे हैं:
- RoHs आवश्यकताओं का अनुपालन
- एसएमटी प्रक्रियाओं के लिए बेहतर अनुकूलन क्षमता
- मॉड्यूल ऑपरेटिंग तापमान को कम करने, जीवनकाल बढ़ाने, बिजली घनत्व और विश्वसनीयता बढ़ाने के लिए सर्किट डिजाइन में थर्मल प्रसार का प्रभावी संचालन
- थर्मल इंटरफ़ेस सामग्री सहित हीट सिंक और अन्य हार्डवेयर की असेंबली में कमी, जिसके परिणामस्वरूप उत्पाद की मात्रा कम हो गई और हार्डवेयर और असेंबली लागत कम हो गई, और बिजली और नियंत्रण सर्किट का इष्टतम संयोजन हुआ।
- बेहतर यांत्रिक स्थायित्व के लिए नाजुक सिरेमिक सब्सट्रेट्स का प्रतिस्थापन

भाग तीन: एल्युमीनियम सबस्ट्रेट्स की संरचना
1. सर्किट परत
सर्किट परत (आमतौर पर इलेक्ट्रोलाइटिक कॉपर फ़ॉइल का उपयोग करके) को मुद्रित सर्किट बनाने के लिए उकेरा जाता है, जिसका उपयोग घटक असेंबली और कनेक्शन के लिए किया जाता है।पारंपरिक FR-4 की तुलना में, समान मोटाई और लाइन चौड़ाई के साथ, एल्यूमीनियम सब्सट्रेट उच्च धाराओं को ले जा सकते हैं।

2. इन्सुलेशन परत
इंसुलेटिंग परत एल्युमीनियम सब्सट्रेट्स में एक प्रमुख तकनीक है, जो मुख्य रूप से आसंजन, इन्सुलेशन और गर्मी संचालन के लिए काम करती है।एल्यूमीनियम सब्सट्रेट्स की इन्सुलेटिंग परत पावर मॉड्यूल संरचनाओं में सबसे महत्वपूर्ण थर्मल बाधा है।इंसुलेटिंग परत की बेहतर थर्मल चालकता डिवाइस ऑपरेशन के दौरान उत्पन्न गर्मी के प्रसार की सुविधा प्रदान करती है, जिससे कम ऑपरेटिंग तापमान, मॉड्यूल पावर लोड में वृद्धि, कम आकार, विस्तारित जीवनकाल और उच्च पावर आउटपुट होता है।

3. धातु आधार परत
इंसुलेटिंग मेटल बेस के लिए धातु का चुनाव धातु बेस के थर्मल विस्तार गुणांक, थर्मल चालकता, ताकत, कठोरता, वजन, सतह की स्थिति और लागत जैसे कारकों के व्यापक विचार पर निर्भर करता है।

भाग चार: एल्युमीनियम सबस्ट्रेट्स चुनने के कारण
1. ताप अपव्यय
कई दो तरफा और बहु-परत बोर्डों में उच्च घनत्व और शक्ति होती है, जिससे गर्मी अपव्यय चुनौतीपूर्ण हो जाता है।FR4 और CEM3 जैसी पारंपरिक सब्सट्रेट सामग्री गर्मी के खराब संवाहक हैं और इनमें अंतर-परत इन्सुलेशन होता है, जिससे अपर्याप्त गर्मी अपव्यय होता है।एल्युमीनियम सब्सट्रेट इस गर्मी अपव्यय समस्या को हल करते हैं।

2. तापीय विस्तार
थर्मल विस्तार और संकुचन सामग्रियों में अंतर्निहित हैं, और विभिन्न पदार्थों में थर्मल विस्तार के अलग-अलग गुणांक होते हैं।एल्यूमीनियम-आधारित मुद्रित बोर्ड प्रभावी ढंग से गर्मी लंपटता के मुद्दों को संबोधित करते हैं, बोर्ड के घटकों पर विभिन्न सामग्रियों के थर्मल विस्तार की समस्या को कम करते हैं, समग्र स्थायित्व और विश्वसनीयता में सुधार करते हैं, विशेष रूप से एसएमटी (सरफेस माउंट टेक्नोलॉजी) अनुप्रयोगों में।

3. आयामी स्थिरता
एल्यूमीनियम-आधारित मुद्रित बोर्ड इंसुलेटेड सामग्री मुद्रित बोर्डों की तुलना में आयामों के मामले में विशेष रूप से अधिक स्थिर होते हैं।30 डिग्री सेल्सियस से 140-150 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किए गए एल्यूमीनियम आधारित मुद्रित बोर्ड या एल्यूमीनियम कोर बोर्ड का आयामी परिवर्तन 2.5-3.0% है।

4. अन्य कारण
एल्यूमीनियम-आधारित मुद्रित बोर्डों में परिरक्षण प्रभाव होते हैं, भंगुर सिरेमिक सब्सट्रेट्स को प्रतिस्थापित करते हैं, सतह पर बढ़ते प्रौद्योगिकी के लिए उपयुक्त होते हैं, मुद्रित बोर्डों के प्रभावी क्षेत्र को कम करते हैं, उत्पाद गर्मी प्रतिरोध और भौतिक गुणों को बढ़ाने के लिए हीट सिंक जैसे घटकों को प्रतिस्थापित करते हैं, और उत्पादन लागत और श्रम को कम करते हैं।

भाग पाँच: एल्युमीनियम सबस्ट्रेट्स के अनुप्रयोग
1. ऑडियो उपकरण: इनपुट/आउटपुट एम्पलीफायर, संतुलित एम्पलीफायर, ऑडियो एम्पलीफायर, प्री-एम्प्लीफायर, पावर एम्पलीफायर इत्यादि।

2. विद्युत उपकरण: स्विचिंग नियामक, डीसी/एसी कनवर्टर, एसडब्ल्यू समायोजक, आदि।

3. संचार इलेक्ट्रॉनिक उपकरण: उच्च आवृत्ति एम्पलीफायर, फ़िल्टर डिवाइस, ट्रांसमिशन सर्किट इत्यादि।

4. कार्यालय स्वचालन उपकरण: इलेक्ट्रिक मोटर ड्राइवर, आदि।

5. ऑटोमोटिव: इलेक्ट्रॉनिक रेगुलेटर, इग्निशन सिस्टम, पावर कंट्रोलर आदि।

6. कंप्यूटर: सीपीयू बोर्ड, फ्लॉपी डिस्क ड्राइव, बिजली इकाइयाँ, आदि।

7. पावर मॉड्यूल: इनवर्टर, सॉलिड-स्टेट रिले, रेक्टिफायर ब्रिज आदि।

8. प्रकाश जुड़नार: ऊर्जा-बचत लैंप के प्रचार के साथ, एलईडी रोशनी में एल्यूमीनियम-आधारित सब्सट्रेट्स का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।