کامپوزیت در الکترونیک

تاریخچه کامپوزیت در صنعت گسترده و در حال رشد الکترونیک غیر متعارف است بر خلاف صنعت خودروسازی که در آن انواع مختلف ترموست ها و ترموپلاستیکهای تقویت شده در حال جابجایی با مواد معمول بکار رفته در طراحی و ساخت خودرو می باشند, در صنعت الکترونیک به غیر از یک استثنا روند تجاری شدن استفاده از کامپوزیت به کندی صورت گرفته است

●قالبهای پلاستیکی تقویت شده در صنایع الکترونیک

کامپوزیتها برای سازندگان و مصرف کنندگان، دستگاه های الکترونیکی با دوام تر و مدارات ظریف تر ساخته اند.

تاریخچه کامپوزیت در صنعت گسترده و در حال رشد الکترونیک غیر متعارف است. بر خلاف صنعت خودروسازی که در آن انواع مختلف ترموست ها و ترموپلاستیکهای تقویت شده در حال جابجایی با مواد معمول بکار رفته در طراحی و ساخت خودرو می باشند، در صنعت الکترونیک (به غیر از یک استثنا) روند تجاری شدن استفاده از کامپوزیت به کندی صورت گرفته است.

کامپوزیتها اکنون نه تنها یک ماده مناسب در زیر لایه های تخته مدار چاپی یا PCB به حساب می آیند بلکه کاملاً بازار را نیز در دست گرفته اند.

سازندگان قطعات الکترونیک کاملاً بر استفاده بسیاری از پلیمرها بعنوان زمینه در کامپوزیتها واقفند. مثلاً اپکسی ها و نایلونها بعنوان ماده مورد استفاده در تولید قطعات الکترونیک و حفاظت از مدارات ظریف آنها به کار می روند. اما این مواد تقویت نشده هستند، قابلیت و پتانسیل عظیم موادی چون پلیمرهای تقویت شده در کاربردهای الکترونیکی به تازگی مورد توجه قرار گرفته است. اما بدون شک در حال حاضر دیگر تصویر موجود از کامپوزیت نزد سازندگان فراتر از "ماده عصر فضا" است. استفاده از کامپوزیت، هم بعنوان اجزاء سیستمهای تولید الکترونیکی و هم بعنوان قطعات در محصولات نهایی که همان سیستمها تولید می کنند، فواید بسیاری دارد.

▪ پالت لحیم:

تقریباً از زمانی که دستگاه های الکترونیک خودکار وارد تولید انبوه شد، کامپوزیت هم نقش خود را یافت: "پالتهای لحیم" کامپوزیتی PCB ها در طی حرکت در ایستگاههای خودکار لحیمکاری که در آن ذوب لحیم برای آمیختن رابط برق قطعات الکترونیک با مدارات حک شده مسی به کار می رود، حمل می کنند. در اکثر روشهای لحیم کاری امروزی (لحیمکاری موجی) ، یک پمپ در مخزن لحیم امواجی را در فلز مذاب ایجاد می کند. از آنجا که پالت لحیم و حامل PCB از درون مخزن در ارتفاعی بالاتر از خط لحیم عبور می کنند، موج لحیم مذاب را در تماس با رابط هادی شکل گرفته از PCB قرار می دهد. پالت های لحیم برای هر PBC طراحی می شود ، چون PCB ها باید دقیقاً در پالت قرار بگیرند در نتیجه تنها سطوح مورد نیاز تحت تاثیر حمام مذاب قرار می گیرند.

پالتهای لحیم از ورقه های کامپوزیت تقویت شده که خود از انواع تقویت کننده ها از قبیل بافتهای در هم تنیده منظم یا تصادفی، و خورده شیشه بهره می برند، ماشینکاری شده و بدست می آیند. زمینه آنها شامل پلی استر، اپکسی، و وینیل استر می باشند. یکی از نمونه های کامپوزیت ساختاری مهندسی QC-۸۱۵۱C است: ورق قالبگیری ترکیبی یا کامپوند.

هنگامی که مهندسان درجه خاصی از ماده پالت را برای مصرفی خاص انتخاب می کنند، قیمت ماده، خصوصیات اجرایی و تولیدی آن را در نظر می گیرند. قالبگیری شبکه مانند پالتها به ندرت دیده می شود زیرا ابزار مورد نیاز برای هر طراحی گرانقیمت بوده و خود طراحی نیز با سرعتی که می توان از صنعتی به پویایی صنعت الکترونیک انتظار داشت تغییر می کند. بنابراین تقریباً همه پالت های لحیم از ماشینکاری NC ورق بدست می آیند. در این شرایط قابلیت ماشینکاری عنصر کلیدی خواهد بود، پارامتری که با پیچیده تر شدن قطعات الکترونیک اهمیت بیشتری می یابد. شاید ۶، ۸، یا ۱۰ برد مدار داشته و به فیوز خودکار روی یک پالت لحیم نیاز داشته باشیم؛ و ماشینکاری می تواند ۵۰ تا ۱۰۰ دلار در ساعت به قیمت پالت بیافزاید.

نکته دیگر آنکه شوک حرارتی و خستگی حرارتی در چرخه لحیم کاری اتفاق می افتد، و می دانیم که پالت هزاران بار در چرخه عمر مفید خود این چرخه حرارتی را تحمل می کند. بنابراین پالت باید پایداری خود را در چرخه های شدید حرارتی حفظ کند. هرچه تحمل پالت در خستگی حرارتی بیشتر باشد و چرخه های بیشتری را متحمل شود، قیمت آن بیشتر خواهد بود.

برای کنترل بیشتر پالت در دماهای بالاتر، شرکتی بنام Norplex Micarta ماده ای جدید با نام تجاری WaveMax ۵۰۰۰ معرفی کرده است، ازخصوصیات این ماده پالت عبارتند از: زمینه ای از اپکسی دمای بالا همراه با ۴۰ تا ۴۴ درصد ذرات شیشه بصورت نامنظم. نتایج حاکی از آن است که توزیع نامنظم و تصادفی مواد تقویت کننده به دلیل کاستن خواص جهتدار، کاربرد بهتری داشته اند.

چوب، فلز، و پلاستیکها همگی کاربردهایی در صنعت الکترونیک داشته اند. اما با رشد تقاضا و کاهش خطای مجاز و طویل تر شدن مسیر تولید، کامپوزیت‌ها دروازه‌ای جدید به روی این صنعت گشودند. کامپوزیت های سبک، پایدار، و انعطاف پذیر باید در آینده این صنعت نقش پر رنگتری ایفا کند.

شهرام اسلامی

منبع:مجله Composite Technology ، ژوئن ۲۰۰۶