એલ્યુમિનિયમ પીસીબી - એક સરળ ગરમીનું વિસર્જન પીસીબી

ભાગ એક: એલ્યુમિનિયમ પીસીબી શું છે?

એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ એ એક પ્રકારનું મેટલ-આધારિત કોપર-ક્લડ બોર્ડ છે જેમાં ઉત્કૃષ્ટ ગરમીના વિસર્જન કાર્યક્ષમતા છે.સામાન્ય રીતે, સિંગલ-સાઇડ બોર્ડ ત્રણ સ્તરોથી બનેલું હોય છે: સર્કિટ લેયર (કોપર ફોઇલ), ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર અને મેટલ બેઝ લેયર.હાઇ-એન્ડ એપ્લીકેશન માટે, સર્કિટ લેયર, ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર, એલ્યુમિનિયમ બેઝ, ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર અને સર્કિટ લેયરની સ્ટ્રક્ચર સાથે ડબલ-સાઇડેડ ડિઝાઇન પણ છે.થોડી સંખ્યામાં એપ્લિકેશન્સમાં મલ્ટી-લેયર બોર્ડનો સમાવેશ થાય છે, જે સામાન્ય મલ્ટિ-લેયર બોર્ડને ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર્સ અને એલ્યુમિનિયમ બેઝ સાથે જોડીને બનાવી શકાય છે.

સિંગલ-સાઇડેડ એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ: તેમાં વાહક પેટર્ન સ્તર, ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી અને એલ્યુમિનિયમ પ્લેટ (સબસ્ટ્રેટ) ના એક સ્તરનો સમાવેશ થાય છે.

ડબલ-સાઇડેડ એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ: તેમાં વાહક પેટર્ન સ્તરોના બે સ્તરો, ઇન્સ્યુલેટીંગ સામગ્રી અને એલ્યુમિનિયમ પ્લેટ (સબસ્ટ્રેટ) એકસાથે સ્ટેક કરવામાં આવે છે.

મલ્ટિ-લેયર પ્રિન્ટેડ એલ્યુમિનિયમ સર્કિટ બોર્ડ: તે એક પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બોર્ડ છે જે વાહક પેટર્ન સ્તરોના ત્રણ અથવા વધુ સ્તરો, ઇન્સ્યુલેટિંગ સામગ્રી અને એલ્યુમિનિયમ પ્લેટ (સબસ્ટ્રેટ)ને એકસાથે લેમિનેટિંગ અને બંધન દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.

સપાટી સારવાર પદ્ધતિઓ દ્વારા વિભાજિત:
ગોલ્ડ પ્લેટેડ બોર્ડ (કેમિકલ પાતળું સોનું, રાસાયણિક જાડું સોનું, પસંદગીયુક્ત ગોલ્ડ પ્લેટિંગ)

ભાગ બે: એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ કાર્યકારી સિદ્ધાંત

પાવર ઉપકરણો સર્કિટ સ્તર પર સપાટી પર માઉન્ટ થયેલ છે.ઓપરેશન દરમિયાન ઉપકરણો દ્વારા ઉત્પન્ન થતી ગરમીને ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર દ્વારા મેટલ બેઝ લેયરમાં ઝડપથી વહન કરવામાં આવે છે, જે પછી ગરમીને વિખેરી નાખે છે અને ઉપકરણો માટે ગરમીનું વિસર્જન પ્રાપ્ત કરે છે.

પરંપરાગત FR-4 ની તુલનામાં, એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ થર્મલ પ્રતિકારને ઘટાડી શકે છે, જે તેમને ગરમીના ઉત્તમ વાહક બનાવે છે.જાડા-ફિલ્મ સિરામિક સર્કિટની તુલનામાં, તેઓ શ્રેષ્ઠ યાંત્રિક ગુણધર્મો પણ ધરાવે છે.

વધુમાં, એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટમાં નીચેના અનન્ય ફાયદા છે:
- RoH ની જરૂરિયાતોનું પાલન
- SMT પ્રક્રિયાઓ માટે વધુ સારી અનુકૂલનક્ષમતા
- મોડ્યુલ ઓપરેટિંગ તાપમાન ઘટાડવા, આયુષ્ય વધારવા, પાવર ડેન્સિટી અને વિશ્વસનીયતા વધારવા માટે સર્કિટ ડિઝાઇનમાં થર્મલ ડિફ્યુઝનનું અસરકારક સંચાલન
- થર્મલ ઇન્ટરફેસ સામગ્રી સહિત હીટ સિંક અને અન્ય હાર્ડવેરની એસેમ્બલીમાં ઘટાડો, પરિણામે ઉત્પાદનનું પ્રમાણ ઓછું અને હાર્ડવેર અને એસેમ્બલી ખર્ચમાં ઘટાડો અને પાવર અને કંટ્રોલ સર્કિટનું શ્રેષ્ઠ સંયોજન
- સુધારેલ યાંત્રિક ટકાઉપણું માટે નાજુક સિરામિક સબસ્ટ્રેટ્સનું ફેરબદલ

ભાગ ત્રણ: એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટની રચના
1. સર્કિટ લેયર
સર્કિટ સ્તર (સામાન્ય રીતે ઇલેક્ટ્રોલિટીક કોપર ફોઇલનો ઉપયોગ કરીને) પ્રિન્ટેડ સર્કિટ બનાવવા માટે કોતરવામાં આવે છે, જેનો ઉપયોગ ઘટક એસેમ્બલી અને જોડાણો માટે થાય છે.પરંપરાગત FR-4 ની સરખામણીમાં, સમાન જાડાઈ અને લાઇનની પહોળાઈ સાથે, એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ્સ ઉચ્ચ પ્રવાહ વહન કરી શકે છે.

2. ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર
ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયર એ એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટમાં મુખ્ય ટેકનોલોજી છે, જે મુખ્યત્વે સંલગ્નતા, ઇન્સ્યુલેશન અને ગરમીના વહન માટે સેવા આપે છે.એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટનું ઇન્સ્યુલેટીંગ સ્તર પાવર મોડ્યુલ સ્ટ્રક્ચર્સમાં સૌથી નોંધપાત્ર થર્મલ અવરોધ છે.ઇન્સ્યુલેટીંગ લેયરની બહેતર થર્મલ વાહકતા ઉપકરણના સંચાલન દરમિયાન ઉત્પન્ન થતી ગરમીના પ્રસારને સરળ બનાવે છે, જેના કારણે ઓપરેટિંગ તાપમાન ઓછું થાય છે, મોડ્યુલ પાવર લોડ વધે છે, કદમાં ઘટાડો થાય છે, આયુષ્ય વધે છે અને ઉચ્ચ પાવર આઉટપુટ થાય છે.

3. મેટલ બેઝ લેયર
ઇન્સ્યુલેટીંગ મેટલ બેઝ માટે ધાતુની પસંદગી મેટલ બેઝના થર્મલ વિસ્તરણના ગુણાંક, થર્મલ વાહકતા, તાકાત, કઠિનતા, વજન, સપાટીની સ્થિતિ અને કિંમત જેવા પરિબળોની વ્યાપક વિચારણાઓ પર આધારિત છે.

ભાગ ચાર: એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ્સ પસંદ કરવાનાં કારણો
1. ગરમીનું વિસર્જન
ઘણા ડબલ-સાઇડેડ અને મલ્ટિ-લેયર બોર્ડ્સમાં ઉચ્ચ ઘનતા અને શક્તિ હોય છે, જે ગરમીના વિસર્જનને પડકારરૂપ બનાવે છે.FR4 અને CEM3 જેવી પરંપરાગત સબસ્ટ્રેટ સામગ્રીઓ ગરમીના નબળા વાહક છે અને આંતર-સ્તર ઇન્સ્યુલેશન ધરાવે છે, જે અપૂરતી ગરમીનું વિસર્જન તરફ દોરી જાય છે.એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ આ ગરમીના વિસર્જનના મુદ્દાને હલ કરે છે.

2. થર્મલ વિસ્તરણ
થર્મલ વિસ્તરણ અને સંકોચન સામગ્રીમાં સહજ છે, અને વિવિધ પદાર્થોમાં થર્મલ વિસ્તરણના વિવિધ ગુણાંક હોય છે.એલ્યુમિનિયમ-આધારિત પ્રિન્ટેડ બોર્ડ ગરમીના વિસર્જનની સમસ્યાઓને અસરકારક રીતે સંબોધિત કરે છે, બોર્ડના ઘટકો પર વિવિધ સામગ્રી થર્મલ વિસ્તરણની સમસ્યાને સરળ બનાવે છે, એકંદર ટકાઉપણું અને વિશ્વસનીયતામાં સુધારો કરે છે, ખાસ કરીને SMT (સરફેસ માઉન્ટ ટેક્નોલોજી) એપ્લિકેશન્સમાં.

3. પરિમાણીય સ્થિરતા
એલ્યુમિનિયમ આધારિત પ્રિન્ટેડ બોર્ડ ઇન્સ્યુલેટેડ સામગ્રી પ્રિન્ટેડ બોર્ડની તુલનામાં પરિમાણોની દ્રષ્ટિએ નોંધપાત્ર રીતે વધુ સ્થિર છે.એલ્યુમિનિયમ-આધારિત પ્રિન્ટેડ બોર્ડ અથવા એલ્યુમિનિયમ કોર બોર્ડનો પરિમાણીય ફેરફાર, 30°C થી 140-150°C સુધી ગરમ થાય છે, તે 2.5-3.0% છે.

4. અન્ય કારણો
એલ્યુમિનિયમ આધારિત પ્રિન્ટેડ બોર્ડ શિલ્ડિંગ ઇફેક્ટ ધરાવે છે, બરડ સિરામિક સબસ્ટ્રેટને બદલે છે, સપાટી પર માઉન્ટ કરવાની તકનીક માટે યોગ્ય છે, પ્રિન્ટેડ બોર્ડના અસરકારક વિસ્તારને ઘટાડે છે, ઉત્પાદનની ગરમી પ્રતિકાર અને ભૌતિક ગુણધર્મોને વધારવા માટે હીટ સિંક જેવા ઘટકોને બદલે છે અને ઉત્પાદન ખર્ચ અને શ્રમ ઘટાડે છે.

ભાગ પાંચ: એલ્યુમિનિયમ સબસ્ટ્રેટ્સનો ઉપયોગ
1. ઓડિયો ઇક્વિપમેન્ટ: ઇનપુટ/આઉટપુટ એમ્પ્લીફાયર, સંતુલિત એમ્પ્લીફાયર, ઓડિયો એમ્પ્લીફાયર, પ્રી-એમ્પ્લીફાયર, પાવર એમ્પ્લીફાયર વગેરે.

2. પાવર ઇક્વિપમેન્ટ: સ્વિચિંગ રેગ્યુલેટર, DC/AC કન્વર્ટર, SW એડજસ્ટર્સ વગેરે.

3. કોમ્યુનિકેશન ઇલેક્ટ્રોનિક સાધનો: ઉચ્ચ-આવર્તન એમ્પ્લીફાયર, ફિલ્ટર ઉપકરણો, ટ્રાન્સમિશન સર્કિટ વગેરે.

4. ઓફિસ ઓટોમેશન ઇક્વિપમેન્ટ: ઇલેક્ટ્રિક મોટર ડ્રાઇવરો, વગેરે.

5. ઓટોમોટિવ: ઈલેક્ટ્રોનિક રેગ્યુલેટર, ઈગ્નીશન સિસ્ટમ્સ, પાવર કંટ્રોલર્સ વગેરે.

6. કોમ્પ્યુટર: CPU બોર્ડ, ફ્લોપી ડિસ્ક ડ્રાઈવ, પાવર યુનિટ વગેરે.

7. પાવર મોડ્યુલ્સ: ઇન્વર્ટર, સોલિડ-સ્ટેટ રિલે, રેક્ટિફાયર બ્રિજ, વગેરે.

8. લાઇટિંગ ફિક્સ્ચર: એનર્જી-સેવિંગ લેમ્પ્સના પ્રમોશન સાથે, એલ્યુમિનિયમ-આધારિત સબસ્ટ્રેટનો વ્યાપકપણે LED લાઇટ્સમાં ઉપયોગ થાય છે.