في عالم التصنيع المتطور لتصنيع الإلكترونيات ، ظهر "PCB Aluminium" كمواد حرجة ، خاصة في مجال إلكترونيات الطاقة وإضاءة LED. على الرغم من غالبًا ما تطغى عليها الركائز التقليدية مثل FR4 أو قواعد النحاس النقي ، إلا أن مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور القائمة على الألومنيوم تجمع بين الإدارة الحرارية الفائقة والقوة الميكانيكية والفعالية من حيث التكلفة التي تجعلها لا غنى عنها في العديد من تطبيقات الأداء العالي.
ما هو بالضبط PCB الألومنيوم؟
يعد الركيزة من الألومنيوم (لوحة الدوائر المطبوعة) ، والتي تسمى أيضًا PCB الأساسي المعدني (MCPCB) ، نوعًا من لوحة الدوائر التي تتضمن لوحة من الألومنيوم مثل المادة الأساسية. على عكس مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور التقليدية التي يتم تصنيعها في الغالب مع راتنجات الإيبوكسي المقوى بالألياف الزجاجية (على سبيل المثال ، FR4) ، فإن ألومنيوم ثنائي الفينيل متعدد الكلور يتضمن هذا المعدن لمعالجة المشكلات الحرجة المتعلقة بتبديد الحرارة والمتانة الميكانيكية والأداء الكهربائي.
يوفر الألومنيوم ميزة توصيل حرارية فريدة من نوعها ، وتتراوح في كثير من الأحيان ما بين 0.7 إلى 2.0 واط/الكيلومتر ، مقابل ~ 0.3 واط/MK لـ FR4 ، مما يتيح لها الدعامة فقط عندما تولد الإلكترونيات أحمال حرارة مكثفة. إلى جانب الموصلية الحرارية المتفوقة ، فإنه يوفر أساسًا هيكليًا خفيف الوزن ، وطبقات عزل عازلة ثابتة ، ويظهر توافقًا كهرومغناطيسيًا جيدًا.
وظائف الألومنيوم ثنائي الفينيل متعدد الكلور
- الإدارة الحرارية:تقوم قاعدة الألومنيوم بتركيب الحرارة بشكل فعال من أجهزة أشباه الموصلات الحساسة لدرجة الحرارة مثل LEDs و Transistors و CPU و CPU ، وتنتشر الحرارة بعيدًا إلى أحواض الحرارة أو الهواء المحيط وبالتالي منع تدهور المكون.
- القوة الميكانيكية:بالمقارنة مع لوحات FR4 المرنة أو الرقيقة ، توفر مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور الألمنيوم الحزم والدعم الصلب ، وتقليل الإجهاد الميكانيكي وتعزيز السلامة الهيكلية في بيئات مضغوطة وعالية الاهتزاز.
- العزل الكهربائي في ظل الظروف القاسية:شطائر طبقة البوليمر العازلة بين أنماط الألومنيوم ونحاس الدائرة ، مما يضمن عزل كهربائي ممتاز مع دمج رابطة ميكانيكية موثوقة.
- التمكين المصغر:تتيح قدرتهم على إزالة الحرارة بكفاءة عوامل أشكال أصغر والتصميمات المبتكرة التي تحتاج إلى دوائر عالية الدقة دون المخاطرة بالمشكلات الحرارية أو الموثوقية.
تطبيقات مركبات ثنائي الفينيل
- إضاءة LED:تدين Matte Thermal Management باستخدام مصابيح LED عالية اللمعان المستخدمة على هذه الألواح التي من شأنها أن ترتفع درجة حرارة FR4.
- مستلزمات الطاقة والمحولات:خاصة في قطاعات مثل الاتصالات السلكية واللاسلكية والتحكم في المحركات الصناعية ، يحافظ مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور على رقائق أشباه الموصلات.
- إلكترونيات السيارات:الظروف القاسية والظروف البيئية تفرض لوحات قوية لا تكسر أو لا تصطدم بموجب تحولات الاهتزاز ودرجة الحرارة.
- إلكترونيات المستهلك:تستخدم أنظمة توصيل الطاقة عالية السعة مثل منصات الشحن المحمولة طبقات PCB الألومنيوم كمثبت حراري.
معلمات ورقة الألومنيوم ومعايير النشر في الألومنيوم ثنائي الفينيل متعدد الكلور
عندما تشكل أوراق سبيكة الألومنيوم ثنائي الفينيل متعدد الكلور المعدني ، فإن اختيار درجات المواد الدقيقة والمعايير المعيارية يحدد نتائج الأداء النهائية.
| المعلمة | القيم النموذجية | معايير ASTM/ISO |
|---|---|---|
| سبيكة درجة | 1050 ، 1100 ، 3003 ، 5052 ، 6061 | ASTM B209 (صفائح الألومنيوم) |
| نطاق سمك | 0.2 مم - 1.5 مم | مخصصة لكل تصميم |
| الموصلية الحرارية | 130 - 220 واط/(م · ك) ، اعتمادا على سبيكة | ASTM E1461 |
| قوة العائد | 34-310 ميجا باسكال (يختلف عبر السبائك والمزاج) | ASTM B247 |
| كثافة | حوالي 2.7 جم/سم مكعب | |
| معامل التمدد الحراري | 22-24 × 10⁻⁶ /درجة مئوية | ASTM E831 |
| المقاومة الكهربائية | تقريبا. 2.65 - 2.82 µΩ · سم | ASTM B193 |
سبيكة مشتركة وتفاصيل خفيفة:
| سبيكة | حِدّة | وصف | الآثار المترتبة على الألومنيوم ثنائي الفينيل متعدد الكلور |
|---|---|---|---|
| 1050 | H14 | نقاء تجاري ، عملت البرد | الموصلية الكهربائية عالية ولكن أقل قوة ؛ مقاومة حرارية منخفضة |
| 5052 | H32 | سلالة هاردة ALMG2.5 | مقاومة جيدة للتآكل ، أقوى ، تستخدم على نطاق واسع للتطبيقات المهمة ميكانيكيا |
| 6061 | T6 | سبيكة ALMGSI المعالجة بالحرارة | قوة عالية ومقاومة جيدة للتآكل ؛ الموصلية الحرارية المعتدلة |
مثال للتكوين الكيميائي لسبائك 5052 (٪ بالوزن)
| عنصر | ملغ | كر | MN | و | Fe | Zn | النحاس | AL (التوازن) |
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| ٪ | 2.2-2.8 | 0.15-0.35 | 0.10 | ≤0.25 | ≤0.4 | ≤0.10 | ≤0.1 | الباقي |
اعتبارات التصنيع
يجمع تصنيع الألومنيوم ثنائي الفينيل متعدد الكلور بين طرق التصفيح التقليدية للـ PCB ولكنه يؤكد عوامل الترابط الحاسمة لضمان تصلب الملف:
- ترميح الركيزة:ورقة الألومنيوم مغلفة بطبقة عزل عازلة. بشكل عام ، يقوم البوليميد أو الايبوكسي بذلك لتوفير عزل كهربائي ممتاز موحد بواسطة مواصفات IPC-4101.
- الكسوة النحاسية:يتم تصفيح رقائق النحاس فوق هذا العزل الكهربائي لتشكيل الدائرة ، وعادة ما يكون سمكه من 18 إلى 70 ميكرون.
- حراري عبر التكامل:تتضمن بعض التصميمات VIAs الحرارية لتسريع تدفق الحرارة من طبقات النحاس إلى الألومنيوم ، مع استكمال الموصلية الأساسية.
تقوم IPC (جمعية توصيل الإلكترونيات بالاتصالات) التحقق من صحة تماسك وسلامة الطبقات مع معايير التنفيذ مثل IPC-4101 PX PX لألواح الأسلاك المطبوعة من الألومنيوم و IPC-6012 للصلابة والامتثال للمنتج.
وجهة نظر مميزة: الألومنيوم كقناة حرارية مدمجة مع إلكترونيات قوية
على عكس مجرد النظر في خصائص الألومنيوم عنصرية في عزلة ، فإن نشر ألياف ألومنيوم PCB بشكل فعال يحدد توازن التكامل بين القدرة على التكوين الميكانيكي (الحزم في توازن الدوائر) ، وجودة العزل الكهربائي أثناء إدارة الحرارة ، والظهور السائل مع التكرارات التقنية الناشئة مثل الدوائر المرنة والتحسينات الدقيقة.
يوفر اختيار المواد جنبًا إلى جنب مع تجديد قوة المزاج مصممي ثنائي الفينيل متعدد الكلور القدرة على ضبط الانتشار الحراري ، والمرونة تحت إجهاد الموت ، مما يسمح بمزيد من الموثوقية في السيناريوهات الصعبة مثل أجهزة استشعار الفضاء أو وحدات التحكم في الدافع-حيث قد يحفز عدم التطابق المعدني والتعب الفشل في مركبات ثنائي الفينيل متعدد الكلور.
