एल्यूमिनियम पीसीबी

एल्यूमिनियम पीसीबी क्या है?

एल्यूमिनियम पीसीबी एल्यूमिनियम से बना एक पीसीबी है, जिसे मेटल कोर प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (MCPCB) के रूप में जाना जाता है, जो सर्किट बोर्ड परिवार में महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

थर्मली कंडक्टिव और इलेक्ट्रिकली इंसुलेटिंग सामग्री की एक पतली परत आमतौर पर एल्यूमिनियम पीसीबी की सतह पर जुड़ी होती है, इसलिए इसमें उल्लेखनीय थर्मल और इलेक्ट्रिकल कंडक्टिविटी होती है।

इसलिए, एल्यूमिनियम पीसीबी का उपयोग उन क्षेत्रों में व्यापक रूप से किया जाता है जिनमें ऊष्मा उत्पादन की आवश्यकता होती है, जैसे कि ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक उपकरण, उच्च-शक्ति वाले एलईडी प्रकाश और अन्य उच्च-ऊष्मा उपकरण।

एल्यूमिनियम-आधारित सर्किट बोर्ड के सामान्य प्रकार

एल्यूमिनियम-आधारित सर्किट बोर्ड मुख्य रूप से उन उद्योगों में उपयोग किए जाते हैं जिनमें ऊष्मा चालकता की आवश्यकता होती है। विभिन्न अपेक्षाओं के अनुसार, निम्नलिखित तीन प्रकार के एल्यूमिनियम आधारों में से आमतौर पर चयन किया जा सकता है:

1. सिंगल-साइडेड एल्यूमिनियम-बेस्ड पीसीबी

एक तरफा एल्युमिनियम सब्सट्रेट में धातु एल्युमिनियम प्लेट की एक परत आधार के रूप में होती है, और बोर्ड के एक तरफ चालक तांबे की परत जुड़ी होती है। यद्यपि एकल-पक्षीय एल्युमिनियम सब्सट्रेट डिज़ाइन में सरल होता है, यह उच्च ऊष्मा अपव्यय की आवश्यकता वाले बाजारों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जैसे कि एलईडी लाइटिंग, ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स, पावर सप्लाई आदि में।

2. डबल-साइडेड एल्युमिनियम आधारित पीसीबी

डबल-साइडेड एल्युमिनियम सब्सट्रेट में एल्युमिनियम आधारित दो परतें होती हैं, और दोनों तरफ तांबे की परत से ढका होता है। एकल-पक्षीय एल्युमिनियम सब्सट्रेट की तुलना में, इसमें उच्च डिज़ाइन लचीलापन और कार्यक्षमता होती है। बोर्ड के दोनों तरफ घटकों को स्थापित किया जा सकता है, जो अधिक घटक घनत्व और जटिल सर्किट डिज़ाइन की आवश्यकताओं को पूरा करता है। यह उन अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त है जिनमें तापीय प्रदर्शन और विद्युत इन्सुलेशन की मजबूत आवश्यकता होती है, जैसे कि पावर कन्वर्टर, मोटर ड्राइव आदि में।

3. मेटल कोर प्रिंटेड सर्किट बोर्ड (एमसीपीसीबी)

धातु कोर पीसीबी का आधार आमतौर पर एल्यूमिनियम या तांबे के मिश्र धातु से बना होता है, जिसके बीच में एक इन्सुलेटिंग परत और तांबे की पन्नी होती है। पारंपरिक पीसीबीज जैसे FR-4 की तुलना में, धातु कोर पीसीबी में उत्कृष्ट ऊष्मा चालकता और ऊष्मा निष्कासन की क्षमता होती है। MCPCB को एल्यूमीनियम-क्लैड पीसीबी (एल्यूमीनियम-क्लैड पीसीबी) भी कहा जाता है, जिसमें तीन प्रकार होते हैं: एकल-परत, दोहरी-परत और बहु-परत।

एल्यूमिनियम-आधारित पीसीबी निर्माण में मुख्य कारक

सर्वोत्तम ऊष्मा चालकता प्राप्त करने के लिए, एल्यूमिनियम-आधारित पीसीबी के निर्माण में निम्नलिखित मुख्य चरणों पर ध्यान केंद्रित करना चाहिए:

एल्यूमिनियम सामग्री चयन

सफलता के लिए सही सामग्री का चयन करना पहला कदम है। हम अक्सर 6061 और 5052 एल्यूमिनियम मिश्र धातु का उपयोग करते हैं क्योंकि उनमें उत्कृष्ट ऊष्मा चालकता होती है।

इन्सुलेशन परत बंधक

हमें ऊष्मा चालकता वाली और अच्छे विद्युत इन्सुलेशन प्रदर्शन वाली सामग्री जैसे पॉलिमाइड या एपॉक्सी राल ढूंढने की आवश्यकता है। फिर इन सामग्रियों का उपयोग एल्यूमिनियम कोर के साथ बंधक के लिए करें।

उचित तांबे की मोटाई बनाए रखें

निर्माण प्रक्रिया के दौरान, तांबे की परत की मोटाई एक उचित सीमा के भीतर रखी जानी चाहिए, ताकि तैयार बोर्ड में अच्छा ऊष्मा अपव्यय और प्रदर्शन तथा विद्युत प्रदर्शन हो।

चालक लाइन एचिंग

चालक लाइन मानक पीसीबी एचिंग प्रक्रिया द्वारा बनाई जाती है।

एल्यूमिनियम-आधारित पीसीबी के लाभ

एल्यूमिनियम-आधारित सर्किट बोर्ड में निम्नलिखित लाभ हैं:

उत्कृष्ट ऊष्मा निष्कासन प्रदर्शन

एल्यूमिनियम की उच्च ऊष्मा चालकता ऊष्मा उत्पन्न करने वाले घटकों की ऊष्मा को तेजी से दूर कर सकती है, जिससे ओवरहीटिंग का जोखिम कम हो जाता है और उपकरण के सेवा जीवन को बढ़ाया जा सकता है।

सुधारित विद्युत प्रदर्शन

एल्यूमिनियम सब्सट्रेट और तांबे के सर्किट के संयोजन में निम्न ऊष्मीय प्रतिरोध और उच्च ऊष्मा चालकता के लाभ होते हैं, जो उच्च-शक्ति अनुप्रयोग स्थितियों के लिए उपयुक्त हैं।

हल्का और कॉम्पैक्ट

प्रकाश भार और छोटे स्थान पर सख्त आवश्यकताओं वाले उपकरणों में, एल्यूमिनियम सब्सट्रेट अक्सर सबसे अच्छा विकल्प होते हैं क्योंकि वे हल्के और कॉम्पैक्ट होते हैं।

मजबूत सुविधाप्राप्ति

कठोर वातावरण में, एल्युमिनियम सब्सट्रेट्स भी सबसे अच्छा विकल्प हैं। क्योंकि एल्युमिनियम-आधारित पीसीबी में अच्छी यांत्रिक शक्ति और दक्षता होती है, वे कठोर वातावरण में काम करना जारी रख सकते हैं।

उच्च लागत-प्रभावी

तरल शीतलन और हीट सिंक की तुलना में, एल्युमिनियम-आधारित पीसीबी थर्मल आवश्यकताओं को सुलझाने में अधिक लागत प्रभावी होते हैं, उच्च थर्मल प्रबंधन समाधान होते हैं, और पीसीबी डिज़ाइन सरल और निर्माण करने में आसान होता है।

एल्यूमिनियम-आधारित पीसीबी निर्माण में मुख्य कारक

हालांकि एल्यूमीनियम-आधारित पीसीबी में कई फायदे हैं, फिर भी इनमें कुछ नुकसान भी हैं:

लेयर सीमा

आमतौर पर, हम केवल एकल-लेयर एल्युमिनियम सब्सट्रेट और डबल-लेयर एल्युमिनियम सब्सट्रेट का निर्माण कर सकते हैं। निर्माण प्रक्रिया की सीमाओं के कारण, मल्टी-लेयर एल्युमिनियम सब्सट्रेट का निर्माण करना मुश्किल होता है, इसलिए यह जटिल मल्टी-लेयर डिज़ाइनों की आवश्यकताओं को पूरा नहीं कर सकता।

ख़राब लचीलापन

धातु एल्युमिनियम सामग्री में उच्च कठोरता और कम मृदुता होती है, और यह पॉलीइमाइड या पॉलिएस्टर सब्सट्रेट के रूप में लचीली नहीं होती है। इसलिए, इसका उपयोग बार-बार मोड़ने वाले अनुप्रयोगों के लिए उपयुक्त नहीं है।

असंगत तापीय प्रसार गुणांक

एल्युमिनियम सब्सट्रेट का तापीय प्रसार गुणांक अपेक्षाकृत अधिक होता है, जो कुछ घटकों और सोल्डर सामग्री से अलग होता है। दोनों के तापीय प्रसार गुणांक की असंगति से सोल्डर जॉइंट क्षतिग्रस्त होने या परतों के बीच अलगाव आसानी से हो सकता है, जिससे समग्र विश्वसनीयता प्रभावित होती है।

एल्युमिनियम सब्सट्रेट अतिरिक्त प्रक्रिया आवश्यकताएं लाते हैं

सामान्य सब्सट्रेट्स की तुलना में, एल्यूमिनियम सब्सट्रेट्स के धातु गुणों के कारण निर्माण और असेंबली के दौरान अधिक समय लगता है, जिससे प्रक्रिया जटिलता और लागत में वृद्धि होती है।

उच्च लागत

हालांकि थर्मल प्रबंधन में एल्यूमिनियम सब्सट्रेट्स में काफी फायदे होते हैं, लेकिन पारंपरिक FR4 सामग्री की तुलना में, एल्यूमिनियम आधारित पीसीबी में अधिक महंगी सामग्री, विशेष निर्माण प्रक्रियाएं और सतह उपचार की आवश्यकता होती है, जिससे कुल निर्माण लागत बढ़ जाती है।

एल्यूमिनियम आधारित पीसीबी के अनुप्रयोग क्षेत्र

• एलईडी प्रकाश: एलईडी काम करते समय बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न करती है। एल्यूमीनियम-आधारित पीसीबी में उल्लेखनीय ऊष्मा निष्कासन की क्षमता होती है। एल्यूमीनियम-आधारित पीसीबी का उपयोग करने वाले एलईडी लैंप अपने एलईडी के प्रदर्शन और आयु की गारंटी दे सकते हैं।
  
• बिजली की आपूर्ति उपकरण: स्विचन बिजली की आपूर्ति (SMPS) में ट्रांजिस्टर और डायोड जैसे घटक शामिल होते हैं, जो बहुत अधिक ऊष्मा उत्पन्न करते हैं और ऊष्मा निष्कासन की बहुत आवश्यकता होती है। एल्यूमीनियम-आधारित पीसीबी इस आवश्यकता को पूरा कर सकता है।
  
• ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स: एल्यूमीनियम-आधारित पीसीबी का उपयोग मुख्य रूप से इंजन नियंत्रण इकाइयों (ईसीयू), मोटर नियंत्रकों, बैटरी प्रबंधन प्रणालियों और एलईडी लैंप में किया जाता है।
  
• औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स: मोटर नियंत्रकों, प्रोग्रामेबल लॉजिक कंट्रोलर (पीएलसी), औद्योगिक स्वचालन प्रणालियों, औद्योगिक बिजली की आपूर्ति और अन्य उपकरणों में व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है।
  
• संचार उपकरण: एंटीना, राउटर और स्विच जैसे उच्च-ऊष्मा संचार मॉड्यूल में लागू किया जाता है।
  
• नवीकरणीय ऊर्जा: सौर इन्वर्टर, बैटरी प्रबंधन प्रणालियों, पवन टर्बाइन नियंत्रकों आदि में लागू किया जाता है।
  
• उपभोक्ता इलेक्ट्रॉनिक्स: कुछ उच्च-प्रदर्शन ऑडियो एम्पलीफायर, गेम कंसोल और ग्राफिक्स कार्ड में उपयोग किया जाता है, ऊष्मा का प्रबंधन करने और प्रदर्शन सुनिश्चित करने के लिए एल्यूमीनियम-आधारित पीसीबी का उपयोग किया जाता है।
  

एलएचडी टेक में एल्यूमीनियम पीसीबी विनिर्देश

इलेक्ट्रॉनिक सिस्टम के निरंतर विकास के साथ, एल्यूमीनियम-आधारित पीसीबी की बहुत संभावनाएं हैं। वर्तमान में मुख्य अनुसंधान और विकास की दिशा इन्सुलेटिंग सामग्री की थर्मल चालकता में सुधार करना है, जिससे निर्माण दक्षता में सुधार होगा और लागत कम होगी। एल्यूमीनियम सब्सट्रेट्स का उपयोग 5जी, संचार, इंटरनेट ऑफ थिंग्स और नवीकरणीय ऊर्जा जैसे नए क्षेत्रों में भी किया जाएगा।

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