অ্যালুমিনিয়াম অক্সাইড পিসিবি ইলেক্ট্রনিক্সে তাপ ব্যবস্থাপনা উন্নত করে

যেসব শিল্পে উচ্চ তাপমাত্রা, উচ্চ কম্পাঙ্ক এবং কঠিন পরিস্থিতি স্বাভাবিক, সেখানে প্রচলিত প্রিন্টেড সার্কিট বোর্ড (পিসিবি) প্রায়শই দুর্বল হয়ে পড়ে। অ্যালুমিনা (Al ₂ O ₃ ) সিরামিক পিসিবি একটি উন্নত বিকল্প হিসেবে আবির্ভূত হয়েছে, যা ব্যতিক্রমী তাপীয়, বৈদ্যুতিক এবং যান্ত্রিক বৈশিষ্ট্য সরবরাহ করে। ৯৬% অ্যালুমিনার গঠন সহ, এই সিরামিক স্তরগুলি এলইডি আলো থেকে শুরু করে চিকিৎসা ডিভাইস পর্যন্ত বিভিন্ন অ্যাপ্লিকেশনে ক্রমবর্ধমানভাবে গৃহীত হচ্ছে।

অ্যালুমিনা ৯৬% সিরামিক হল সিরামিক পিসিবি এবং প্যাকেজিংয়ের জন্য সবচেয়ে বেশি ব্যবহৃত উপাদান, যা এর ভারসাম্যপূর্ণ কর্মক্ষমতা এবং ব্যয়-সাশ্রয়ীতার কারণে। এর উল্লেখযোগ্য বৈশিষ্ট্যগুলির মধ্যে রয়েছে:

• তাপীয় ব্যবস্থাপনা: ২২–২৪ W/mK তাপ পরিবাহিতা সহ, অ্যালুমিনা কার্যকরভাবে তাপ অপসারিত করে বা অভিন্ন গরম করার সুবিধা দেয়, যা পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স এবং উচ্চ-উজ্জ্বলতার এলইডিগুলির জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
• উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সামঞ্জস্যতা: কম ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক (১ MHz-এ ৯.৮) এবং সামান্য ডাইইলেকট্রিক ক্ষতি আরএফ এবং মাইক্রোওয়েভ অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে সংকেতের অখণ্ডতা নিশ্চিত করে।
• যান্ত্রিক দৃঢ়তা: ৪০০ MPa নমনীয় শক্তি এবং প্রায় শূন্য জল শোষণ (০%) এটিকে কঠিন পরিবেশ এবং হারমেটিক প্যাকেজিংয়ের জন্য আদর্শ করে তোলে।
• তাপীয় স্থিতিশীলতা: কম তাপীয় প্রসারণ সহগ (৬–৮ ppm/°C) সহ 350°C পর্যন্ত কাজ করে, যা সোল্ডার জয়েন্টের চাপ কমায়।

অ্যালুমিনা পিসিবির বহুমুখীতা তাদের বিশেষ ক্ষেত্রগুলিতে ব্যবহারের সুযোগ করে দেয়:

• এলইডি আলো: উচ্চ প্রতিফলন ক্ষমতা (৯৪%) এবং তাপ অপচয় উজ্জ্বলতা এবং দীর্ঘায়ু বৃদ্ধি করে।
• মেডিকেল ইলেকট্রনিক্স: বায়োকম্প্যাটিবিলিটি এবং নির্ভরযোগ্যতা ইমপ্লান্টযোগ্য এবং ডায়াগনস্টিক ডিভাইসগুলির জন্য কঠোর নিরাপত্তা মান পূরণ করে।
• পাওয়ার ইলেকট্রনিক্স: মোটর ড্রাইভ এবং পাওয়ার কনভার্টারে উচ্চ কারেন্ট ঘনত্ব পরিচালনা করে।
• মহাকাশ এবং অটোমোবাইল: কম্পন, তাপীয় চক্র এবং ক্ষয়কারী পরিবেশ সহ্য করে।

অ্যালুমিনা স্তরগুলিকে ধাতব করার জন্য দুটি প্রধান পদ্ধতি ব্যবহার করা হয়:

• পুরু ফিল্ম প্রিন্টিং: সিলভার (Ag) পেস্ট ব্যবহার করে, যা মাল্টিলেয়ার ডিজাইন এবং উচ্চ-তাপমাত্রার অ্যাপ্লিকেশনের জন্য উপযুক্ত।
• ডাইরেক্ট প্লেটেড কপার (DPC): উচ্চ পরিবাহিতার জন্য তামা (Cu) ইলেক্ট্রোপ্লেট করে, যা উচ্চ-ক্ষমতা এবং উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি সার্কিটের জন্য পছন্দের।

সারফেস ফিনিশ যেমন ENIG (ইলেক্ট্রলেস নিকেল ইমারশন গোল্ড) বা গ্লাস-ভিত্তিক সোল্ডার মাস্কগুলি বিশেষ করে সালফার-সমৃদ্ধ পরিবেশে স্থায়িত্ব বাড়ায়।

যদিও অ্যালুমিনা পিসিবিগুলি ঐতিহ্যবাহী FR4 বোর্ডের সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ, তবে ডিজাইনারদের নিম্নলিখিত বিষয়গুলি বিবেচনা করতে হবে:

• তাপীয় প্রসারণের অমিল: ক্র্যাকিং এড়াতে সংযুক্ত উপাদানগুলির জন্য উপযুক্ত উপকরণ নিশ্চিত করুন।
• স্তর সীমাবদ্ধতা: স্ট্যান্ডার্ড প্রক্রিয়াগুলি ৪টি স্তর পর্যন্ত সমর্থন করে, যদিও উন্নত কৌশলগুলি আরও বেশি স্তর সমর্থন করতে পারে।
• প্যানেলের আকার: সাধারণ উত্পাদন প্যানেলগুলি ১৮০ × ১৮০ মিমি (৭ × ৭ ইঞ্চি) পর্যন্ত হয়।

যদিও অ্যালুমিনা পিসিবিগুলি FR4-এর চেয়ে বেশি ব্যয়বহুল, তবে তারা সমন্বিত ডিজাইনে মেটাল-কোর বিকল্পগুলির (যেমন, IMS) চেয়ে ভালো পারফর্ম করে। মেটাল-কোর পিসিবির ডাইইলেকট্রিক স্তরের তাপীয় বাধা দূর করে, অ্যালুমিনা এর সামান্য পরিবাহিতা সত্ত্বেও সামগ্রিকভাবে কম তাপীয় প্রতিরোধ ক্ষমতা অর্জন করে।

খরচ-সংবেদনশীল প্রকল্পগুলির জন্য, বোর্ডের আকার কমানো এবং ইন্টিগ্রেশন সুযোগগুলি (যেমন, এম্বেডেড উপাদান) ব্যবহার করা উপাদান খরচ কমাতে পারে।