بردهای مدار چاپی اکسید آلومینیوم، مدیریت حرارتی را در الکترونیک بهبود می بخشند.

در صنایعی که دماهای بالا، فرکانس‌های بالا و شرایط سخت، هنجار هستند، بردهای مدار چاپی (PCB) معمولی اغلب کم می‌آورند. بردهای مدار چاپی سرامیکی آلومینا (Al ₂ O ₃ ) به عنوان یک جایگزین برتر ظاهر شده‌اند و خواص حرارتی، الکتریکی و مکانیکی استثنایی را ارائه می‌دهند. این زیرلایه‌های سرامیکی با ترکیب 96% آلومینا، به طور فزاینده‌ای در کاربردهای متنوعی از روشنایی LED گرفته تا دستگاه‌های پزشکی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

سرامیک 96% آلومینا به دلیل عملکرد متعادل و مقرون به صرفه بودن، پرکاربردترین ماده برای بردهای مدار چاپی و بسته‌بندی سرامیکی است. خواص قابل توجه آن عبارتند از:

• مدیریت حرارتی: با هدایت حرارتی 22-24 W/mK، آلومینا گرما را به طور موثر دفع می‌کند یا گرمایش یکنواخت را امکان‌پذیر می‌کند که برای الکترونیک قدرت و LEDهای با روشنایی بالا حیاتی است.
• سازگاری با فرکانس بالا: ثابت دی‌الکتریک پایین (9.8 در 1 مگاهرتز) و تلفات دی‌الکتریک کم، یکپارچگی سیگنال را در کاربردهای RF و مایکروویو تضمین می‌کند.
• استحکام مکانیکی: مقاومت خمشی 400 مگاپاسکال و جذب آب نزدیک به صفر (0%) آن را برای محیط‌های ناهموار و بسته‌بندی هرمتیک ایده‌آل می‌کند.
• پایداری حرارتی: تا 350 درجه سانتی‌گراد با ضریب انبساط حرارتی کم (6-8 ppm/°C) کار می‌کند و تنش اتصال لحیم را کاهش می‌دهد.

تطبیق‌پذیری بردهای مدار چاپی آلومینا، استفاده از آنها را در زمینه‌های تخصصی امکان‌پذیر می‌کند:

• روشنایی LED: انعکاس بالا (94%) و اتلاف حرارت، درخشندگی و طول عمر را افزایش می‌دهد.
• الکترونیک پزشکی: زیست سازگاری و قابلیت اطمینان، استانداردهای ایمنی سختگیرانه برای دستگاه‌های کاشتنی و تشخیصی را برآورده می‌کند.
• الکترونیک قدرت: چگالی جریان بالا را در درایوهای موتور و مبدل‌های قدرت مدیریت می‌کند.
• هوافضا و خودرو: در برابر لرزش، چرخه حرارتی و محیط‌های خورنده مقاومت می‌کند.

دو روش اصلی برای فلزکاری زیرلایه‌های آلومینا استفاده می‌شود:

• چاپ فیلم ضخیم: از خمیرهای نقره (Ag) استفاده می‌کند که برای طرح‌های چند لایه و کاربردهای با دمای بالا مناسب است.
• مس آبکاری مستقیم (DPC): مس (Cu) را برای هدایت برتر آبکاری می‌کند که برای مدارهای با توان بالا و فرکانس بالا ترجیح داده می‌شود.

پایانه‌های سطحی مانند ENIG (نیکل بدون الکترولیت طلای غوطه‌وری) یا ماسک‌های لحیم مبتنی بر شیشه، دوام را بیشتر افزایش می‌دهند، به ویژه در محیط‌های غنی از گوگرد.

در حالی که بردهای مدار چاپی آلومینا شباهت‌هایی با بردهای FR4 سنتی دارند، طراحان باید موارد زیر را در نظر بگیرند:

• عدم تطابق انبساط حرارتی: از مواد سازگار برای اجزای متصل شده برای جلوگیری از ترک خوردن اطمینان حاصل کنید.
• محدودیت‌های لایه: فرآیندهای استاندارد تا 4 لایه را پشتیبانی می‌کنند، اگرچه تکنیک‌های پیشرفته ممکن است بیشتر اجازه دهند.
• اندازه پنل: پنل‌های تولیدی معمولی حداکثر 180 × 180 میلی‌متر (7 × 7 اینچ) هستند.

اگرچه بردهای مدار چاپی آلومینا گران‌تر از FR4 هستند، اما در طرح‌های یکپارچه از جایگزین‌های هسته فلزی (به عنوان مثال، IMS) عملکرد بهتری دارند. آلومینا با حذف مانع حرارتی لایه‌های دی‌الکتریک در بردهای مدار چاپی هسته فلزی، مقاومت حرارتی کلی کمتری را با وجود هدایت متوسط ​​آن به دست می‌آورد.

برای پروژه‌های حساس به هزینه، به حداقل رساندن اندازه برد و استفاده از فرصت‌های یکپارچه‌سازی (به عنوان مثال، اجزای تعبیه‌شده) می‌تواند هزینه‌های مواد را جبران کند.