بردهای الکترونیکی در تمامی لوازم و محصولاتی که با انرژی الکتریکی کار می‌کنند کاربرد دارند. بردهای الکترونیکی از نظر جنس، نوع مونتاژ، میزان انعطاف پذیری و… با یکدیگر تفاوت دارند و هر کدام برای اهداف خاصی مورد استفاده قرار می‌گیرند و ویژگی‌های مختص به خود را دارند. یکی از انواع برد مدار چاپی PCB آلومینیومی یا برد الکترونیکی آلومینیومی است. PCB آلومینیومی به علت ویژگی‌های خاصی که دارد یکی از بردهای پرکاربرد در صنعت الکترونیک است. در ادامه‌ی این مقاله با برد الکترونیکی آلومینیومی، موارد استفاده از آن، ویژگی‌ها و مزایای این برد و انواع برد آلومینومی آشنا می‌شویم پس تا انتهای این مقاله با آوند الکترونیک همراه باشید.
برد الکترونیکی آلومینیومی چیست؟
به بردهای الکترونیکی‌ای که لایه‌ی بیرونی آن از جنس آلومینیوم است، برد الکترونیکی آلومینیومی می‌گویند. برد الکترونیکی آلومینیومی را با نام‌های مختلف دیگری هم می‌شناسند مثل: بردهای پوشیده از آلومینیوم، بردهای پایه آلومینیومی، PCB رسانای حرارتی، PCB آلومینیومی و بردهای پوشیده از فلز.
برد الکترونیکی آلومینیومی همانند سایر بردهای الکترونیکی برای انتقال جریان الکتریکی دارای لایه‌ی ترک کشی مسی است. این بردهای الکترونیکی به علت ویژگی‌های خاصی که دارند در صنعت روشنایی و برد‌هایی که دارای لامپ‌های LED هستند کاربرد دارند. مونتاژ برد الکترونیکی آلومینیومی معمولا به صورت SMD انجام می‌شود و در موارد بسیار خاص و محدودی از مونتاژ DIP نیز برای مونتاژ PCBهای الومینیومی استفاده می‌شود.
مقایسه برد FR-4 با برد الکترونیکی آلومینیومی
لایه‌های مختلف برد الکترونیکی آلومینیومی
بردهای الکترونیکی آلومینیومی دارای لایه‌های مختلفی هستند که در ادامه آن‌ها را بیان می‌کنیم.
- لایه‌ی مسی برد الکترونیکی آلومینومی: لایه‌ی مسی PCB آلومینومی همانند سایر بردهای الکترونیکی عمل می‌کند و وظیفه‌ی انتقال جریان الکتریکی بین قطعات الکترونیکی مختلف را بر عهده دارد. این لایه مطابق با طراحی برد الکترونیکی متفاوت است.
- لایه‌ی دی الکتریک: لایه‌ی دی الکتریک که به آن دی الکتریکی هم می‌گویند یکی از لایه‌هایی است که در PCBهای آلومینیومی کاربرد دارد. لایه دی الکتریک لایهای نارسانا است که خاصیت یونیزه شدن دارد. در بردهای فرکانس بالا این لایه بسیار کاربرد دارد. لایه‌ی دی الکتریک در این بردها خاصیت خازنی پیدا می‌کند و انرژی الکتریکی را در خود ذخیره می‌کند. خاصیت دیگر این لایه توانایی رسانایی حرارتی بالای آن است.
- لایه‌ی آلومینیومی: لایه‌ی آلومینوم در PCB آلومینیومی نقش لایه‌ی روی برد را ایفا می‌کند و قطعات روی این لایه مونتاژ می‌شوند. این لایه قابلیت انتقال گرما را دارد و این قابلیت یکی از دلایل استفاده از برد آلومینیومی است.
شماتیک لایه‌های برد الکترونیکی آلومینیومی
ویژگی‌های برد الکترونیکی آلومینیومی
بردهای الکترونیکی آلومینیومی قابلیت‌ها و ویژگی‌های گوناگونی دارند و همین ویژگی‌ها باعث شده تا این بردها در بسیاری از صنایع کاربرد داشته باشند. در ادامه ویژگی‌های PCB آلومینومی را بیان می‌کنیم.
- قابلیت جذب و انتقال گرما: PCB آلومینیومی قابلیت جذب و انتقال گرما را دارد و برای همین موضوع به خوبی می‌تواند دمای قطعات برد را متعادل نگه‌دارد تا قطعات بر اثر گرمای زیاد دچار آسیب نشوند.
- مقاوم در برابر شوک حرارتی: برد الکترونیکی آلومینیومی به علت مقاومتی که در برابر گرما دارد نسبت به شوک‌های حرارتی‌ای که به بردهای الکترونیکی دیگر آسیب وارد می‌کند مقاوم است.
- مقاومت در برابر رطوبت و زنگ زدگی: آلومینیوم خاصیت اکسید شدن پایینی دارد و به سختی با اکسیژن واکنش نشان می‌دهد برای همین برد‌هایی که از جنس آلومینیوم هستند در برابر رطوبت و اکسایش بسیار مقاوم‌اند.
- قابلیت طراحی متراکم: در برد آلومینیومی به علت توانایی‌های انتقال گرمایی که دارد می‌توان قطعات الکترونیکی را به صورت فشرده و متراکم کنار هم قرار داد.
- قابلیت کاهش نویز: برد آلومینیومی به علت استفاده از فلز آلومینیوم کمتر دچار نویز می‌شود چرا که آلومینیوم می‌تواند نویز‌ها را به خود جذب کند.
- نصب آسان و مقرون و به صرفه بودن: PCB آلومینیومی قابلیت نصب آسانی دارد و نسبت به مزایایی که دارد هزینه‌ی معقول و پایینی دارد.
مزایای استفاده از برد الکترونیکی آلومینیومی
استفاده از بردهای آلومینیومی به علت ویژگی‌هایی که دارد رایج است این ویژگی‌ها مزیت‌هایی را برای استفاده کنندگان از برد آلومینیومی به وجود می‌آورد که در ادامه آن‌ها را بیان می‌کنیم.
- اتلاف حرارت بهتر از بردهای با جنس FR-4 و استاندارد
- امکان استفاده از مس کمتر نسبت به بردهای الکترونیکی FR-4 (حتی کمتر از استاندارد IPC)
- ماده دی الکتریک ۵ تا ۱۰ برابر بهتر از لایه‌ی epoxy glass در بردهای عادی عمل می‌کند.
- بردهای الکترونیکی آلومینیومی دارای طول عمر بالایی هستند.
کاربرد‌های برد الکترونیکی الومینیومی
PCBهای آلومینیومی با توجه به قابلیت‌ها و مزیت‌هایی که دارند در صنایع و حوزه‌های خاصی کاربرد دارد و معمولا در صنایع دیگر از بردهای الومینیومی استفاده نمی‌شود. کاربرد‌های برد آلومینیومی عبارت است از:
- صنایع روشنایی و برد‌هایی که هدف آن‌ها روشنایی است.
- تجهیزات صوتی و تصویری
- صنایع خودرو سازی
- صنعت لوازم خانگی الکترونیکی
- مبدل‌های الکتریکی و منابع تغذیه
- صنایع نظامی و هوا فضا
انواع بردهای المینیومی
PCB الومینیومی انواع مختلفی دارد مثل برد آلومینیومی هیبرید اما به طور کلی بردهای آلومینیومی بر اساس تعداد لایه و میزان انعطاف پذیری دسته بندی می‌شوند.
برد آلومینیومی تک لایه
بردهای الومینیومی تک لایه ساده تربن بردهای الومینیومی هستند و معمولا در صنایع روشنایی کاربرد دارند این بردها از یک لایه آلومینیوم، یک لایه دی الکتریکی و یک لایه‌ی ترک کشی تشکیل شده‌اند.
برد الومینیومی ۲ لایه
این بردها در صنایع پیشرفته‌تری کاربرد دارند و در هر ۲ طرف آلومینیوم از لایه‌ی دی الکتریک و ترک کشی استفاده شده است.
بردهای الومینیومی چند لایه
این بردها دارای هزینه‌ی تولید بسیار بالایی هستند و تکنولوژی‌ای که برای تولید این بردها استفاده می‌شود بسیار پیشرفته است. در بردهای الکترونیکی الومینیومی چندلایه معمولا از blind via برای ارتباط بین لایه‌ها استفاده می‌شود و کاربرد این بردها در صنایع نظامی دقیق و صنعت هوا فضا است.
بردهای الومینیومی غیر قابل انعطاف
این PCBهای الومینیومی قابلیت انعطاف و تغییر شکل ندارند و معمولا در صنایع روشنایی استفاده می‌شوند. ساده‌ترین نوع برد الکترونیکی آلومینیومی بردهای سخت (غیر قابل انعطاف) است.
بردهای الومینیومی انعطاف پذیر و نرم
PCB الومینیومی انعطاف پذیر در محصولات خاص صنایع روشنایی و صنایع لوازم خانگی کاربرد دارد. این بردها دارای وزن بسیار پایینی هستند و می‌توانند تراکم بالایی نیز داشته باشند. لایه‌ی الومینیومی در این بردها از آلیاژ خاصی تشکیل شده و به حدی نازک است که قابلیت خم شدن را دارد.
برد الکترونیکی آومینیومی انعطاف پذیر
بردهای الکترونیکی آلومینیومی انعطاف پذیر و سخت
بردهای الکترونیکی آلومینیومی انعطاف پذیر سخت ترکیبی از برد آلومینیومی منعطف و برد آلومینیومی سخت است. این نوع از بردهای آلومینیومی به وسیله‌ی فناوری‌های پیشرفته تولید می‌شوند و هزینه‌ی تولید بالایی دارند. ویژگی این بردها دقت عمل بالای آن‌هاست و معمولا در صنایع نظامی فوق پیشرفته مثل رادار‌های دقیق نظامی از این بردها استفاده می‌شود.
بردهای الومینیومی هیبرید
این بردها ترکیبی از بردهای الکترونیکی عادی و بردهای الومینیومی هستند. برای ساخت برد الکترونیکی هیبرید به صورت جداگانه برد الکترونیکی آلومینیومی و FR-4 را تولید می‌کنند و سپس این بردها را به یکدیگر متصل می‌کنند.
خرابی برد آلومینیومی
بردهای آلومینیومی با وجود جنس خاصی که دارند علل خرابی تقریبا یکسانی با بردهای الکترونیکی عادی دارند اما در مواردی خرابی این بردها با برد عادی متفاوت است. بردهای آلومینیومی به علت آنکه جنس فلزی دارند در تماس با رطوبت می‌توانند سریع‌تر و بیشتر رچار آسیب شوند. برای همین باید مواظب باشید که در مکانی که می‌خواهید از این بردها استفاده کنید رطوبتی وجود نداشته باشد. برد آلومینیومی به علت آنکه لایهای فلزی از جنس آلومینیوم دارد نسبت به شکنندگی مقاوم‌تر است و برای همین ممکن است که در برابر ضربه‌ها و فشار بیشتر دوام بیاورد.
اگر ضربات وارد شده به برد زیاد باشد و باعث شکستگی لایه‌ی آلومینیومی شود نیاز به تعویض برد دارید. همچنین در صورت تماس برد با آب نیز به تعویض برد نیاز است. در بقیه‌ی موارد خرابی برد آلومینیومی که قطعات نیاز به تعویض دارند می‌توانیم مطابق با دستورالعمل‌های تعمیر برد الکترونیکی عمل کنیم.
تولید برد آلومینیومی
تولید این بردها به علت آنکه باید یک لایه‌ی دی الکتریک در بین لایه‌ی مس و سطح برد قرار بگیرد یازمند دستگاه‌های به خصوصی است. همچنین هزینه‌ی تولید برد الکترونیکی آلومینیومی در مقایسه با بردهای مدار چاپی عادی مثل بردهای FR-4 پایین‌تر است مگر آنکه بخواهید از برد آلومینیومی چند لایه و منعطف استفاده کنید که در این صورت هزینه‌ی تولید این بردها بسیار بالا می‌رود.
برد الکترونیکی آلومینیومی؛ برد‌هایی کارآمد برای صنایع خاص
بردهای الکترونیکی آلومینیومی را صرفا برای صنایع خاصی که آن‌ها را در مقاله بیان کردیم استفاده می‌کنند و در بردهای الکترونیکی وسایل روزمره مثل تلفن‌های همراه از آن‌ها استفاده نمی‌شود. استفاده از این بردهای الکترونیکی به علت ویژگی‌هایی که دارند در حال گسترش است. در این مقاله با برد الکترونیکی آلومینیومی آشنا شدیم و درباره‌ی انواع آن‌ها و ویژگی‌هایی که دارند توضیح دادیم. آوند الکترونیک با در اختیار داشتن دستگاه‌های پیشرفته و دانش به روزی که دارد می‌تواند پروژه‌های ساخت و مونتاژ برد الکترونیکی آلومینیومی را برای شما با بالا‌ترین دقت انجام دهد. از اینکه تا انتهای این مقاله همراه ما بودید از شما سپاسگزاریم.
