در دنیای امروز که تجهیزات الکترونیکی هر روز کوچک‌تر و پُرتوان‌تر می‌شوند، دفع حرارت به یکی از دغدغه‌های اصلی مهندسان طراح تبدیل شده است. برد مدار چاپی آلومینیومی (Aluminum PCB) که در شاخه‌ی بردهای متال‌کُر یا Metal Core PCB (MCPCB) قرار می‌گیرد، راه‌حلی مدرن برای مدیریت حرارتی در مدارات الکترونیکی پُرتوان به شمار می‌آید. این نوع بردها به‌دلیل رسانایی گرمایی بسیار بالا، در افزاره‌هایی مانند چراغ‌های LED، پاور ساپلای‌ها و سیستم‌های خودرویی کاربرد وسیعی یافته‌اند.
بردهای آلومینیومی معمولاً از سه لایه اصلی تشکیل می‌شوند:
در برخی ساختارها، به‌جای آلومینیوم از مس یا فولاد به‌عنوان هسته فلزی استفاده می‌شود. با این حال آلومینیوم به‌دلیل وزن کم، هزینه مناسب و مقاومت در برابر خوردگی، گزینه‌ای متعادل و اقتصادی است.
برد متال‌کُر (Metal Core PCB) اصطلاحی است که به هر بردی با هسته فلزی اطلاق می‌شود. در این خانواده، آلومینیوم رایج‌ترین فلز به‌کاررفته است، اما بسته به نیاز حرارتی و مکانیکی، مس یا فولاد نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد.
هدف از افزودن “core” فلزی، انتقال سریع حرارت از تجهیزات حساس مانند دیودهای توان بالا به محیط بیرون است.
| نوع هسته فلزی | ویژگی اصلی | کاربرد معمول |
|---|---|---|
| آلومینیومی | سبک، ارزان، انتقال حرارت بالا | روشنایی LED، پاور درایورها |
| مسی | رسانایی حرارتی بسیار زیاد | لیزر، ماژول‌های توان بالا |
| فولادی | استحکام مکانیکی بالا | صنایع خودروسازی و نظامی |
بردهای آلومینیومی و متال‌کُر مزیت‌های متعددی دارند که در طراحی مدرن غیرقابل چشم‌پوشی‌اند:
ساخت این نوع برد نیاز به دقتی ویژه دارد زیرا ترکیب مواد فلزی و عایق باید یکپارچه و پایدار باشد. مراحل اصلی تولید عبارتند از:
کاربرد اصلی Aluminum PCB در دستگاه‌هایی است که توان حرارتی بالایی تولید می‌کنند. نمونه‌های بارز:
| ویژگی | برد آلومینیومی | برد فایبرگلاس (FR‑4) |
|---|---|---|
| رسانایی حرارتی | بسیار بالا (۳ تا ۵ وات بر متر‑کلوین) | ضعیف (۰٫۳ وات بر متر‑کلوین) |
| مقاومت مکانیکی | بالا در برابر لرزش | متوسط |
| هزینه تولید | بیشتر | کمتر |
| وزن | سبک‌تر | کمی سنگین‌تر |
| دفع حرارت | مستقیم از سطح فلزی | وابسته به هیت‌سینک خارجی |
| طول عمر قطعات | طولانی‌تر | کوتاه‌تر در توان‌های بالا |
نتیجه این مقایسه نشان می‌دهد که در طراحی‌های مدرن و پرحرارت، برد آلومینیومی انتخاب بهتری است، حتی اگر هزینه اولیه بالاتری داشته باشد.
هرچند فناوری MCPCB دارای مزیت‌های برجسته‌ای است، اما محدودیت‌هایی نیز دارد:
در نتیجه، طراح باید پیش از انتخاب نوع برد، نیاز حرارتی، ولتاژ کار، وزن و شرایط نصب را به‌صورت دقیق بررسی کند.
با رشد صنعت نیمه‌رسانا و LED، نیاز به مدارهای سبک و خنک‌کننده دائم روبه‌افزایش است. تحقیقات جدید روی نانو لایه‌های عایق، آلیاژهای آلومینیوم با رسانایی بالاتر و فناوری چاپ سه‌بعدی مسیرهای فلزی در حال توسعه‌اند تا محدودیت‌های فعلی این بردها رفع شوند.
در آینده نزدیک احتمالاً شاهد ترکیب آلومینیوم با لایه‌های کامپوزیتی خواهیم بود که ضمن حفظ پایداری گرمایی، انعطاف‌پذیری بیشتری به برد خواهند داد.
برد مدار چاپی آلومینیومی و متال‌کُر به‌عنوان یکی از کلیدی‌ترین عناصر در طراحی مدارهای حرارتی مدرن شناخته می‌شود. این بردها با نرمی مکانیکی، رسانایی حرارتی بالا و مقاومت الکتریکی مناسب، امکان ساخت تجهیزات الکترونیکی پایدارتر و کم‌مصرف‌تر را فراهم می‌کنند.
در صنایع نور، خودرو، پزشکی و انرژی‌های نو، استفاده از این فناوری دیگر گزینه‌ای انتخابی نیست، بلکه ضرورتی فنی است. مهندسان امروزی باید شناخت دقیقی از ساختار و عملکرد این بردها داشته باشند تا بتوانند از تمام مزایای آن در طراحی‌های خود بهره‌مند شوند.
در آیدت،
فایل‌های
خود را به فروش بگذارید و یا
مقالات‌تان
را منتشر کنید👋
پاسخ ها