مواد الکترونیکی

مواد الکترونیکی موادی هستند که عمدتاً برای خواص الکتریکی آنها مورد مطالعه و استفاده قرار می گیرند. پاسخ الکتریکی مواد عمدتاً از دینامیک الکترون ها و تعامل آنها با اتم ها و مولکول ها ناشی می شود.
در صنعت الکترونیک، انتخاب مواد مناسب برای قطعات و دستگاه‌های شما فقط یک اولویت نیست، بلکه یک تصمیم حیاتی است که می‌تواند به طور قابل توجهی بر عملکرد، دوام و هزینه تأثیر بگذارد.

با پیشرفت تکنولوژی، تقاضا برای قطعات کارآمدتر، قابل اعتمادتر و کوچک‌تر افزایش می‌یابد و فرآیند انتخاب مواد را مهم‌تر می‌کند.هدف این راهنمای جامع این است که عوامل کلیدی را هنگام انتخاب مواد برای کاربردهای الکترونیکی باز کند و اطمینان حاصل کند که مواد مناسب را برای کار مناسب دریافت می‌کنید.

درک خواص مواد

رسانایی

هدایت الکتریکی احتمالاً حیاتی ترین ویژگی است که در صنعت الکترونیک باید در نظر گرفته شود. مواد با رسانایی بالا، مانند مس و نقره، معمولاً در سیم کشی و قطعاتی که انتقال الکتریکی کارآمد در آنها ضروری است، استفاده می شود. با این حال، انتخاب ماده رسانا می تواند به عوامل دیگری مانند هزینه، وزن و مقاومت در برابر خوردگی نیز بستگی داشته باشد.

مدیریت حرارتی

توانایی یک ماده برای مقابله با گرما یکی دیگر از موارد است. اجزای دستگاه های الکترونیکی می توانند مقادیر قابل توجهی گرما تولید کنند که اگر به درستی دفع نشود، می تواند منجر به کاهش عملکرد یا حتی خرابی شود.

مواد با رسانایی حرارتی بالا، مانند آلومینیوم و مس، اغلب برای سینک های حرارتی و سایر مکانیسم های خنک کننده استفاده می شوند.

خواص مکانیکی

استحکام، انعطاف‌پذیری و دوام مواد به ویژه در دستگاه‌هایی که تحت فشار مکانیکی یا محیط‌های خشن قرار می‌گیرند ضروری است. پلیمرها، سرامیک ها و کامپوزیت ها بر اساس خواص مکانیکی آنها برای اطمینان از عمر طولانی و قابلیت اطمینان انتخاب می شوند.

مقاومت شیمیایی

اجزای الکترونیکی می توانند در معرض مواد شیمیایی مختلف از جمله حلال ها و مواد خورنده قرار گیرند. مواد مقاوم در برابر چنین مواد شیمیایی برای اطمینان از قابلیت اطمینان دستگاه های الکترونیکی، به ویژه در کاربردهای صنعتی یا فضای باز، حیاتی هستند.

انتخاب مواد برای کاربردهای مختلف

مواد PCB

تابلوهای مدار چاپی (PCB) ستون فقرات اکثر وسایل الکترونیکی هستند. انتخاب مواد برای PCB ها، معمولاً کامپوزیت های فایبرگلاس مانند FR4، بر دوام، عملکرد و هزینه برد تأثیر می گذارد.

کاربردهای پیشرفته ممکن است به موادی با رسانایی حرارتی بالاتر یا ثابت دی الکتریک کمتر نیاز داشته باشند، مانند کامپوزیت های پر شده با سرامیک یا مواد مبتنی بر PTFE.

مواد نیمه هادی

سیلیکون از دیرباز به دلیل خواص نیمه هادی عالی، ماده ای برای دستگاه های نیمه هادی بوده است. با این حال، کاربردهای جدید که نیاز به سرعت، کارایی یا عملکرد بالاتر در دماهای شدید دارند، منجر به اکتشاف مواد جایگزین مانند آرسنید گالیم (GaAs) و کاربید سیلیکون (SiC) شده است.

کپسولاسیون و مواد بسته بندی

مواد مورد استفاده برای کپسوله کردن و بسته بندی قطعات الکترونیکی نقش مهمی در محافظت در برابر آسیب فیزیکی، رطوبت و قرار گرفتن در معرض مواد شیمیایی دارند.

رزین‌های اپوکسی، سیلیکون‌ها و سرامیک‌ها معمولاً به دلیل خواص محافظتی، قابلیت‌های مدیریت حرارتی و عایق الکتریکی استفاده می‌شوند.

چسب های رسانا و مواد لحیم کاری

انتخاب مواد برای اتصال قطعات برای اطمینان از هدایت الکتریکی و استحکام مکانیکی بسیار مهم است. لحیم کاری های بدون سرب و چسب های رسانا به دلیل قوانین زیست محیطی و نیاز به دمای پایین تر پردازش رایج تر می شوند.

نوآوری ها و روندها

صنعت الکترونیک به طور مداوم به دنبال مواد جدید برای غلبه بر محدودیت های فعلی و فعال کردن فناوری های جدید است.

نوآوری‌ها در نانومواد، مانند گرافن و نانولوله‌های کربنی، خواص الکتریکی، حرارتی و مکانیکی استثنایی را در اشکال فوق‌العاده سبک و انعطاف‌پذیر ارائه می‌دهند. این مواد پیشرو در پیشرفت در الکترونیک انعطاف پذیر، پوشیدنی ها و فناوری های محاسباتی نسل بعدی هستند.

ملاحظات زیست محیطی

پایداری در حال تبدیل شدن به یک اولویت در صنعت الکترونیک است. انتخاب مواد در حال حاضر اغلب شامل ملاحظات اثرات زیست محیطی، قابلیت بازیافت و انطباق با استانداردها و مقررات بین المللی است.

موادی که کمتر برای محیط زیست مضر هستند و بازیافت آنها آسان‌تر است، ترجیح داده می‌شوند که با تلاش‌های جهانی برای محصولات الکترونیکی سبزتر همسو هستند.

نقش تخصص در انتخاب مواد

با توجه به پیچیدگی انتخاب مواد و الزامات خاص هر برنامه، مشاوره با متخصصان در این زمینه می تواند ارزشمند باشد.

شرکت هایی مانند Batten & Allen، با چندین دهه تجربه در مهندسی دقیق و ساخت برای صنعت الکترونیک، می توانند در ارائه بینش و راهنمایی در مورد انتخاب مواد مناسب برای نیازهای خاص شما کمک کنند. تخصص آنها می تواند به اطمینان حاصل شود که محصولات شما نه تنها استانداردهای صنعت را برآورده می کنند بلکه از آنها فراتر می روند و عملکرد، قابلیت اطمینان و پایداری را با هم ترکیب می کنند.

منبع: sciencedirect 

        batten-allen