2025-09-01
उच्च शक्ति और सटीक इलेक्ट्रॉनिक्स की दुनिया में, एलईडी प्रकाश व्यवस्था से लेकर ऑटोमोबाइल सेंसर तक, दो महत्वपूर्ण आवश्यकताएं अक्सर टकरा जाती हैंः कुशल गर्मी प्रबंधन और विश्वसनीय सोल्डर कनेक्शन।बुनियादी परिष्करण के साथ पारंपरिक FR-4 पीसीबी (e.g., HASL) दोनों को पूरा करने के लिए संघर्ष करते हैं, जिससे समय से पहले विफलता या असंगत प्रदर्शन होता है।एक हाइब्रिड समाधान जो एक एल्यूमीनियम कोर की थर्मल चालकता को एक इलेक्ट्रोलेस निकेल इमर्शन गोल्ड (ENIG) फिनिश के संक्षारण प्रतिरोध और सोल्डरेबिलिटी के साथ जोड़ती हैइन बोर्डों को कठोर वातावरण में उत्कृष्टता प्राप्त करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, जिससे वे स्थायित्व, थर्मल दक्षता और दीर्घकालिक विश्वसनीयता को प्राथमिकता देने वाले इंजीनियरों के लिए एक शीर्ष विकल्प बन जाते हैं।
यह मार्गदर्शिका आपको 2 परत एल्यूमीनियम ENIG पीसीबी के बारे में जानने के लिए आवश्यक सब कुछ तोड़ती हैः उनकी परत संरचना, अन्य पीसीबी प्रकारों पर प्रमुख फायदे, वास्तविक दुनिया के अनुप्रयोग,और सही आपूर्तिकर्ता का चयन कैसे करेंचाहे आप 50W एलईडी डाउनलाइट या ऑटोमोटिव एडीएएस मॉड्यूल डिजाइन कर रहे हों, इन बोर्डों को समझने से आपको कठोर परिस्थितियों में भी लगातार प्रदर्शन करने वाले इलेक्ट्रॉनिक्स बनाने में मदद मिलेगी।हम इस बात पर भी प्रकाश डालेंगे कि एलटी सर्किट जैसे विशेषज्ञों के साथ साझेदारी करने से आपके पीसीबी गुणवत्ता और अनुपालन के लिए सख्त उद्योग मानकों को पूरा करते हैं।.
महत्वपूर्ण बातें
1थर्मल दक्षताः एल्यूमीनियम कोर 100~200 W/m·K थर्मल चालकता प्रदान करता है जो FR-4 से 500 गुना बेहतर है, उच्च शक्ति वाले घटकों (जैसे, एलईडी, एमओएसएफईटी) को 80°C से नीचे रखता है।
2.Soldering & Durability: ENIG फिनिश (निकल + गोल्ड) 12+ महीने की शेल्फ लाइफ, संक्षारण प्रतिरोध, और ठीक-पीच घटकों (0.4 मिमी बीजीए) के लिए विश्वसनीय सोल्डर जोड़ प्रदान करता है।
3यांत्रिक शक्तिः एल्यूमीनियम कोर विकृति और कंपन का विरोध करता है, जिससे 2-परत ENIG पीसीबी ऑटोमोटिव, औद्योगिक और आउटडोर अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।
4लागत-प्रभावीताः प्रदर्शन और बजट को संतुलित करता है, 4 परत वाले एल्यूमीनियम पीसीबी या सिरेमिक विकल्पों की तुलना में अधिक किफायती है जबकि महत्वपूर्ण मीट्रिक में एफआर-4 से बेहतर प्रदर्शन करता है।
5अनुपालनः उपभोक्ता, ऑटोमोटिव और चिकित्सा उपकरणों के लिए वैश्विक इलेक्ट्रॉनिक्स नियमों के साथ संगतता सुनिश्चित करने के लिए RoHS, IPC-6013 और UL मानकों को पूरा करता है।
एक दो परत एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी क्या है?
एक 2-परत एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी एक विशेष सर्किट बोर्ड है जो दो प्रवाहकीय तांबे की परतों, एक गर्मी-विसारक एल्यूमीनियम कोर, एक अछूता डाइलेक्ट्रिक परत और एक एनआईजी सतह खत्म को एकीकृत करता है।मानक FR-4 पीसीबी के विपरीत (जो गैर-चालक सब्सट्रेट पर निर्भर करते हैं) या एकल-परत एल्यूमीनियम पीसीबी (मूल सर्किट तक सीमित), यह डिजाइन थर्मल प्रदर्शन, सर्किट जटिलता और दीर्घकालिक विश्वसनीयता का एक अनूठा मिश्रण प्रदान करता है।
कोर संरचनाः परत-दर-परत टूटना
दो परत वाले एल्यूमीनियम ENIG पीसीबी के प्रत्येक घटक का एक महत्वपूर्ण उद्देश्य होता है, जो गर्मी प्रबंधन से विद्युत इन्सुलेशन तक होता है।प्रत्येक परत, उच्च प्रदर्शन अनुप्रयोगों के लिए अनुकूलित विनिर्देशों के साथः
| परत का नाम | सामग्री और मोटाई | मुख्य कार्य |
|---|---|---|
| 1. एल्यूमीनियम कोर | एल्यूमीनियम मिश्र धातु (6061 या 5052); 0.8~3.2 मिमी मोटी | प्राथमिक गर्मी-विसारक परत; तांबे के निशान से गर्मी को हवा में खींचती है। |
| 2डायलेक्ट्रिक परत | इपॉक्सी या पॉलीमाइड; 2575μm मोटी | तांबे की परतों से एल्यूमीनियम कोर को अलग करता है (शॉर्ट्स को रोकता है); गर्मी को कुशलता से स्थानांतरित करता है (1 ¢ 3 W/m·K थर्मल चालकता) । |
| 3तांबे की परतें | उच्च शुद्धता का तांबा; 1 ̊3 औंस (35 ̊105μm) मोटाई | सिग्नल/पावर के निशान और ग्राउंड प्लेन के लिए दो चालक परतें (ऊपर + नीचे) |
| 4. ENIG सतह खत्म | निकेल (510μm) + सोना (0.050.1μm) | तांबे को ऑक्सीकरण से बचाता है; विश्वसनीय मिलाप और विद्युत संपर्क सुनिश्चित करता है। |
महत्वपूर्ण सामग्री चुनना
a.एल्यूमीनियम कोर ग्रेडः 6061 सबसे आम है (संतुलन चालकताः 155 W/m·K, और शक्ति); 5052 बाहरी अनुप्रयोगों के लिए प्रयोग किया जाता है (उच्च संक्षारण प्रतिरोध) ।
b.डिइलेक्ट्रिक सामग्रीः इपॉक्सी इनडोर उपयोग के लिए लागत प्रभावी है (जैसे, एलईडी बल्ब); उच्च तापमान वाले वातावरण (जैसे, ऑटोमोटिव अंडर-हाउस, -40°C से 200°C) के लिए पॉलीमाइड को प्राथमिकता दी जाती है।
c.ENIG मोटाईः निकेल (न्यूनतम 5μm) लोहे के फैलाव को मिलाप में रोकता है; सोना (न्यूनतम 0.05μm) संक्षारण प्रतिरोध और मिलाप की क्षमता सुनिश्चित करता है।
दो परत वाले एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी अन्य पीसीबी से बेहतर क्यों हैं
उनके मूल्य की सराहना करने के लिए, दो-परत एल्यूमीनियम ENIG पीसीबी की तुलना दो सामान्य विकल्पों से करेंः FR-4 पीसीबी (HASL फिनिश के साथ) और एकल-परत एल्यूमीनियम पीसीबी (HASL फिनिश के साथ)नीचे दी गई तालिका में मुख्य प्रदर्शन अंतराल पर प्रकाश डाला गया हैः
| प्रदर्शन मीट्रिक | 2-स्तर एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी | FR-4 पीसीबी (HASL फिनिश) | एकल परत एल्यूमीनियम पीसीबी (ओएसपी फिनिश) |
|---|---|---|---|
| ऊष्मा चालकता | 100~200 W/m·K | 0.2.0.4 W/m·K | 80~120 W/m·K |
| अधिकतम पावर हैंडलिंग | 10 ‰ 100W | <10W | ५५०W |
| सोल्डर जोड़ों की विश्वसनीयता | 12 महीने से अधिक की शेल्फ लाइफ; 700 से अधिक थर्मल चक्र | 6 महीने की शेल्फ लाइफ; 300+ चक्र | 3 महीने की शेल्फ लाइफ; 500+ चक्र |
| घटक संगतता | ठीक-पीच (0.4 मिमी बीजीए, क्यूएफएन) | कम से कम 0.8 मिमी की पिच | सरल एसएमटी (0603+, छेद के माध्यम से) तक सीमित |
| जंग प्रतिरोध | उत्कृष्ट (स्वर्ण + निकेल बाधा) | फेयर (टेन-लीड मिश्र धातु) | खराब (ऑर्गेनिक कोटिंग नमी में बिगड़ जाती है) |
| यांत्रिक शक्ति | उच्च (विकृति/ कंपन का विरोध करता है) | कम (झुकने की प्रवृत्ति) | मध्यम (कठोर लेकिन सीमित परतें) |
वास्तविक विश्व प्रदर्शन उदाहरण
एक 50W एलईडी डाउनलाइट दो परत वाले एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी का उपयोग करते हुए एक जंक्शन तापमान (टीजे) को 75°C बनाम 120°C FR-4 पीसीबी और 95°C एकल परत वाले एल्यूमीनियम पीसीबी के लिए बनाए रखता है।टीजे में यह 45°C की कमी एलईडी के जीवनकाल को 30 से बढ़ा देती है।,000 से 80,000 घंटे तक, जबकि ENIG फिनिश यह सुनिश्चित करता है कि 500+ थर्मल चक्रों (वाणिज्यिक प्रकाश व्यवस्था में आम) के माध्यम से सोल्डर जोड़ों को बरकरार रखा जाए।
दो परत वाले एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी के मुख्य फायदे
दो परत वाले एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी की लोकप्रियता चार मुख्य लाभों से उत्पन्न होती है जो उच्च प्रदर्शन इलेक्ट्रॉनिक्स में दर्द बिंदुओं को संबोधित करते हैंः थर्मल प्रबंधन, सोल्डरेबिलिटी, स्थायित्वऔर डिजाइन लचीलापन.
1. बेहतर थर्मल प्रबंधनः घटकों को ठंडा रखें
ऊष्मा उच्च शक्ति वाले इलेक्ट्रॉनिक्स में घटक विफलता का नंबर 1 कारण है। दो परत वाले एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी इसे तीन थर्मल लाभों के साथ हल करते हैंः
a.अल्मुनियम कोर हीट सिंकिंगः ठोस एल्यूमीनियम कोर एक अंतर्निहित हीट सिंक के रूप में कार्य करता है, जो हॉटस्पॉट में केंद्रित होने के बजाय बोर्ड की सतह पर गर्मी फैलाता है। उदाहरण के लिए,एक 2 परत एल्यूमीनियम पीसीबी पर एक 30W एलईडी सरणी FR-4 पर एक ही सरणी की तुलना में 82°C ≈ 28°C ठंडा एक अधिकतम तापमान है.
b.डायलेक्ट्रिक परत दक्षताः उच्च प्रदर्शन वाले डायलेक्ट्रिक्स (जैसे,3 W/m·K थर्मल चालकता वाले पॉलीमाइड) तांबे के निशान से एल्यूमीनियम कोर में गर्मी को FR-4 ′s डाईलेक्ट्रिक सामग्री की तुलना में 10 गुना तेजी से स्थानांतरित करते हैं.
थर्मल वाइस (वैकल्पिक): तांबे की परतों और एल्यूमीनियम कोर के बीच 0.3 मिमी थर्मल वाइस जोड़ने से गर्मी फैलाव में और सुधार होता है जो पावर मॉड्यूल जैसे घने घटकों के लिए महत्वपूर्ण है।
डेटा पॉइंटः आईपीसी द्वारा किए गए एक अध्ययन में पाया गया कि 2-परत एल्यूमीनियम पीसीबी FR-4 के मुकाबले 60% तक थर्मल प्रतिरोध को कम करते हैं, जिससे घटक जीवनकाल में 35% की वृद्धि होती है।
2. ENIG फिनिशः विश्वसनीय मिलाप और लंबी शेल्फ लाइफ
ENIG फिनिश अन्य फिनिश के साथ दो आम मुद्दों को संबोधित करते हुए, वेल्डेबिलिटी और दीर्घकालिक विश्वसनीयता के लिए एक गेम-चेंजर हैः ऑक्सीकरण और असंगत जोड़।
एनआईजी के मुख्य लाभ
क्षरण प्रतिरोधः निकल-सोने का संयोजन नमी, नमक और रसायनों के खिलाफ एक बाधा बनाता है जो बाहरी (जैसे, स्ट्रीट लाइट) या ऑटोमोटिव (हाउस के नीचे) अनुप्रयोगों के लिए आदर्श है।
b.सोल्डर संयुक्त शक्तिः ENIG की सपाट, समान सतह स्थिर सोल्डर प्रवाह सुनिश्चित करती है, जिससे टोपस्टोनिंग (एचएएसएल के साथ आम) जैसे दोष 40% तक कम हो जाते हैं।
c.फाइन पिच संगतताः खत्म की सपाटता (±5μm) 0.4 मिमी पिच वाले घटकों (जैसे, BGA, QFN) का समर्थन करती है जो HASL जैसे असमान खत्म के साथ असंभव है।
d.विस्तारित शेल्फ लाइफः एनआईजी-संरक्षित पीसीबी ओएसपी-समाप्त बोर्डों (36 महीने) की तुलना में 3 गुना अधिक समय तक भंडारण में 12-18 महीने तक बिक्री योग्य रहते हैं।
| समाप्ति प्रकार | शेल्फ लाइफ | मिलाप दोष दर | सूक्ष्म-पीच संगतता | जंग प्रतिरोध |
|---|---|---|---|---|
| एनआईजी | 12~18 महीने | १% २% | हाँ (0.4 मिमी+) | उत्कृष्ट |
| HASL | 6~9 महीने | ५७% | नहीं (<0.8 मिमी) | उचित |
| ओएसपी | ३६ महीने | ३% ४% | हाँ (0.4 मिमी+) | गरीब |
3यांत्रिक स्थायित्व: विकृति और कंपन का प्रतिरोध
उच्च प्रदर्शन वाले इलेक्ट्रॉनिक्स अक्सर कठोर परिस्थितियों में काम करते हैं (औद्योगिक मशीनरी), तापमान चक्र (ऑटोमोटिव), या भौतिक तनाव (पोशाक) ।:
कठोरताः एल्यूमीनियम कोर FR-4 की तुलना में 2×3 गुना बेहतर झुकने की ताकत प्रदान करता है, रिफ्लो सोल्डरिंग (240×260°C लीड मुक्त सोल्डरिंग के लिए) के दौरान warpage का विरोध करता है।
बी. कंपन सहिष्णुताः एल्यूमीनियम के द्रव्यमान कंपन को कम करता है, जिससे ये पीसीबी औद्योगिक सेंसर या ऑटोमोटिव एडीएएस मॉड्यूल के लिए उपयुक्त होते हैं।20G कंपन परीक्षण (MIL-STD-883) के 000 घंटे बिना निशान क्रैकिंग के.
c.तापमान स्थिरताः एल्यूमीनियम कोर के थर्मल विस्तार का कम गुणांक (सीटीईः 23 पीपीएम/°C) तांबे (17 पीपीएम/°C) से मेल खाता है,थर्मल साइक्लिंग (-40°C से 125°C) के दौरान सॉल्डर जोड़ों पर तनाव कम करना.
4डिजाइन लचीलापन: जटिलता और लागत में संतुलन
दो परतों वाले एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी सर्किट जटिलता और सस्ती के बीच एक मीठा स्थान पाते हैंः
a. दो तांबे की परतें: उच्च आवृत्ति अनुप्रयोगों में क्रॉसस्टॉक को कम करने के लिए सिग्नल और पावर की अलग-अलग परतें सक्षम करती हैं (जैसे, 5G छोटी कोशिकाएं, 2.4GHz सेंसर) ।
b. कॉम्पैक्ट पदचिह्नः एल्यूमीनियम कोर की पतली प्रोफ़ाइल (0.8~1.6 मिमी) ऑटोमोबाइल इंटीरियर लाइटिंग या पहनने योग्य मेडिकल मॉनिटर जैसे अंतरिक्ष-प्रतिबंधित उपकरणों में फिट बैठती है।
c. लागत दक्षताः दो-परत के डिजाइन चार-परत एल्यूमीनियम पीसीबी की तुलना में 30-50% सस्ते होते हैं जबकि अधिकांश मध्य-शक्ति अनुप्रयोगों (10-100W) के लिए पर्याप्त जटिलता प्रदान करते हैं।
दो परत वाले एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी के वास्तविक अनुप्रयोग
दो-परत एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी चार प्रमुख उद्योगों में प्रमुख हैं, जिनमें से प्रत्येक थर्मल प्रदर्शन, सोल्डरेबिलिटी और स्थायित्व के अपने अद्वितीय मिश्रण का लाभ उठाते हैंः
1एलईडी लाइटिंगः नंबर 1 यूज केस
एलईडी महत्वपूर्ण गर्मी पैदा करते हैं (ऊर्जा का 70~80% गर्मी के रूप में खो जाता है), जिससे थर्मल प्रबंधन महत्वपूर्ण हो जाता है। 2-परत एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी निम्न के लिए मानक हैंः
a.आवासीय/व्यावसायिक प्रकाश व्यवस्थाः 10 ¢ 50W एलईडी बल्ब, डाउनलाइट और पैनल लाइट ¢ ENIG फिनिश एलईडी सरणी के विश्वसनीय सोल्डरिंग सुनिश्चित करता है, जबकि एल्यूमीनियम कोर लुमेन अवमूल्यन को रोकता है।
b. आउटडोर लाइटिंगः 50 ̊100W स्ट्रीट लाइट और फ्लड लाइट ̊5052 एल्यूमीनियम कोर जंग का विरोध करता है, और ENIG बारिश/नमक से बचाता है।
उदाहरण: एक 50W एलईडी हाई-बै लाइट जिसमें 2 लेयर एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी का उपयोग किया जाता है, 50,000 घंटे के बाद 90% चमक बनाए रखता है।
2ऑटोमोटिव इलेक्ट्रॉनिक्स: हुड के नीचे और इंटीरियर सिस्टम
आधुनिक कारें एडीएएस, इंफोटेनमेंट और पावरट्रेन नियंत्रण के लिए 50+ ईसीयू (इलेक्ट्रॉनिक कंट्रोल यूनिट) पर निर्भर करती हैं।
ए.एडीएएस सेंसरः 20-30W लीडार/कैमरा मॉड्यूल ¥एनआईजी ¥ की सोल्डर विश्वसनीयता कंपन-प्रवण वातावरण में लगातार प्रदर्शन सुनिश्चित करती है।
b.LED हेडलाइट्सः 30 ¢ 60W ऑटोमोटिव एलईडी ¢ एल्यूमीनियम कोर हुड के नीचे के तापमान (-40°C से 125°C) को संभालता है, जबकि ENIG तेल और नमी का प्रतिरोध करता है।
c.EV चार्जिंग मॉड्यूलः 50 ̊100W के इन-बोर्ड चार्जर ̊थर्मल कंडक्टिविटी तेजी से चार्जिंग के दौरान ओवरहीटिंग को रोकती है।
अनुपालन नोटः सभी ऑटोमोटिव 2-स्तर एल्यूमीनियम ENIG पीसीबी AEC-Q200 (घटक विश्वसनीयता) और IATF 16949 (गुणवत्ता प्रबंधन) मानकों को पूरा करते हैं।
3औद्योगिक इलेक्ट्रॉनिक्स: पावर मॉड्यूल और सेंसर
औद्योगिक मशीनरी (सीएनसी राउटर, मोटर ड्राइव) के लिए पीसीबी की आवश्यकता होती है जो कंपन, धूल और तापमान में उतार-चढ़ाव का सामना करते हैं।
a.पावर इन्वर्टरः 50 ‰ 100W औद्योगिक इन्वर्टर ‰ एल्यूमीनियम कोर IGBTs से गर्मी फैलता है, जबकि ENIG कम प्रतिरोध कनेक्शन सुनिश्चित करता है।
b.प्रक्रिया सेंसरः 10 ≈ 20W तापमान/दबाव सेंसर ≈ यांत्रिक शक्ति फैक्ट्री कंपन का विरोध करती है, और ENIG धूल और रसायनों से सुरक्षा करती है।
4चिकित्सा उपकरणः पहनने योग्य उपकरण और निदान
चिकित्सा इलेक्ट्रॉनिक्स विश्वसनीयता और जैव संगतता की मांग करता है।
a. पहनने योग्य मॉनिटरः 5 ¢ 15W हृदय गति/ईसीजी मॉनिटर ¢ पतला एल्यूमीनियम कोर (0.8 मिमी) कॉम्पैक्ट डिजाइनों में फिट बैठता है, जबकि ENIG जैव संगत है (कोई त्वचा की जलन नहीं) ।
b.पोर्टेबल डायग्नोस्टिक्स: 20 ¢ 30W अल्ट्रासाउंड जांच ̊ थर्मल प्रबंधन संवेदनशील घटकों के पास अति ताप को रोकता है, और ENIG बाँझ संचालन सुनिश्चित करता है (ऑटोकैलेविंग रसायनों का प्रतिरोध करता है) ।
2-स्तर एल्यूमीनियम एनआईजी पीसीबी आपूर्तिकर्ता का चयन कैसे करें: एलटी सर्किट के फायदे
एलटी सर्किट तीन मुख्य कारणों से अलग है:
1उन्नत विनिर्माण प्रक्रियाएं
a.सटीक लेमिनेशनः ±1°C तापमान नियंत्रण बंधन तांबे, डाइलेक्ट्रिक और एल्यूमीनियम परतों के साथ वैक्यूम प्रेस
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