Aluminum PCBs are one of the most popular metal core PCBs, which can be found in versatile applications. They have metal base and copper-clad laminates that offer excellent thermal conductivity and electric insulation. In diesem Blog, we will discuss this critical PCB type in details, including its structure, manufacturing process, und Anwendungen. Keep reading to learn more.
What Is an Aluminum PCB?
An Aluminum PCB, also referred to as an Aluminum Base PCB, Aluminum Clad PCB, or IMS (Isoliertes Metallsubstrat) PCB. It is a type of printed circuit board that uses an aluminum base layer instead of the traditional FR4 fiberglass material. It usually has a thick aluminum substrate, over which is a thermally conductive but electrically insulating dielectric layer upon which is disposed a copper layer used for circuit traces. The unique construction of aluminum circuit boards allows them to be very effective at heat dissipation, and therefore, they’re perfect for high power applications and other types of boards that generate a lot of heat, such as LED lighting systems, Netzteile, und Automobilelektronik.
Struktur von Aluminium PCBs
Aluminium-Leiterplatten sind eigentlich ziemlich ähnlich FR4-Leiterplatten. Die Grundstruktur von Aluminium-Leiterplatten besteht aus vier Schichten. Es besteht aus einer dielektrischen Schicht, Kupferfolie, eine Aluminiumgrundschicht, und eine Aluminiumbasismembran.
• Kupferfolienschicht
Die verwendete Kupferschicht ist relativ dicker als normale CCLs (1Unzen bis 10 Unzen). Eine dickere Kupferschicht bedeutet eine größere Strombelastbarkeit.
• Dielektrische Schicht
Die dielektrische Schicht ist eine wärmeleitende Schicht und etwa 50 bis 200 Mikrometer dick. Es hat einen geringen Wärmewiderstand und ist für seine Anwendung geeignet.
• Aluminiumbasis
Diese dritte Schicht ist die Aluminiumbasis, die aus Aluminiumsubstrat besteht. Es hat eine hohe Wärmeleitfähigkeit.
• Aluminum Base Membrane Layer
Die Aluminiumbasismembran ist selektiv. Es spielt eine defensive Rolle, indem es das Aluminiumgehäuse vor unerwünschtem Ätzen und Schaben schützt. Es gibt zwei Arten, d.h.. um 250 Grad oder niedriger als 120 Grad (Anti-Hochtemperatur)
Aluminum PCB Manufacturing Process: A Step-by-step Guide
Schritt 1: Design und Technik
CAD software is used by Engineers to create PCB layouts which are then turned into Gerber-Dateien that contain complete circuit specifications.
Schritt 2: Base Material Selection
Choose appropriate aluminum alloys like 5052, 6061, oder 7075 and clean the PCB surface very clean to eliminate the dirt and the oil so as to enlarge the bonding.
Schritt 3: Dielectric Layer Application
We then cover the aluminum surface with a layer of about 50 – 200 micrometers thick, the layer is thermally conductive, but electrically insulating.
Schritt 4: Copper Foil Lamination
High-quality copper foil is bonded to the dielectric layer at 150-180°C under controlled pressure.
Schritt 5: Imaging and Etching
The copper layer undergoes Fotolack Beschichtung, UV exposure, and chemical etching to create the circuit pattern.
Schritt 6: Surface Protection
Circuits are then protected with a protective solder mask and components marked with a silkscreen printing.
Schritt 7: Mechanical Processing
The aluminum board undergoes precision drilling, hole plating, and panel separation into individual units.
Schritt 8: Quality Testing
All boards are tested by automatically operated inspection systems for electrical continuity, thermal resistance and dimensional accuracy.
Herstellungsschwierigkeiten von Aluminium-Leiterplatten
Der Herstellungsprozess für fast ausschließlich Aluminium-Leiterplatten ist grundsätzlich der gleiche. Hier werden wir die wichtigsten Herstellungsprozesse diskutieren, die Probleme und ihre Lösungen.
1: Kupferätzen
Die in Aluminium-Leiterplatten verwendete Kupferfolie ist mäßig dicker. Wenn die Kupferfolie jedoch über 3 Unzen ist, Das Ätzen erfordert eine Breitenabrechnung. Wenn es nicht nach den Anforderungen des Designs ist, Die Spurenbreite ist nach dem Ätzen außerhalb der Toleranz. Deshalb sollte die Spurweitenkompensation genau ausgelegt werden. Die Ätzfaktoren müssen während des Herstellungsprozesses gesteuert werden.
2: Lötmasken drucken
Aufgrund dicker Kupferfolie, Es gibt Schwierigkeiten beim Löten von Lötmasken auf Aluminium-Leiterplatten. Das ist weil; if the trace copper is too thick, then the image etched will have a large difference between base board and trace surface, and solder mask printing will be quite difficult. Deshalb, Vorzugsweise wird der zweifache Lötmaskendruck verwendet. Das verwendete Lötmaskenöl sollte von anständiger Qualität sein und in einigen Fällen, Zuerst wird das Harz gefüllt und dann die Lötmaske
3: Mechanische Fertigung:
Der mechanische Herstellungsprozess umfasst das Formen, mechanisches Bohren, und V-Scoring, usw. Welches bleibt auf internen via. Dies neigt dazu, die elektrische Festigkeit zu verringern. Deshalb, Der professionelle Fräser und der elektrische Fräser sollten für die Herstellung von Produkten in kleinen Stückzahlen verwendet werden. Die Bohrparameter sollten angepasst werden, um die Entstehung von Graten zu verhindern. Dies hilft Ihrer mechanischen Fertigung.
Vorteile von Leiterplatten auf Aluminiumbasis
Metallkern-Leiterplatten bieten gegenüber anderen Basismaterialien einzigartige Vorteile.
- Umweltfreundlich
Aluminium ist recycelbar, ungiftiges Metall. Vom Hersteller bis zum Endabnehmer, using aluminum in PCBs contributes to a healthy planet.
- Bessere Wärmeübertragung
Hohe Temperaturen sind der Grund für schwere Schäden an der Elektronik. Aluminium leitet und leitet Wärme von gefährlichen Teilen weg, um Schäden an der Leiterplatte zu minimieren.
- Sehr langlebig
Aluminium ist zäher und haltbarer als Grundmaterialien wie Glasfaser und Keramik. Es ist sehr gut verarbeitet und reduziert versehentliche Brüche, die während des gesamten Herstellungsprozesses auftreten können, und während der Handhabung und des täglichen Gebrauchs.
- Leicht
The aluminum material itself is very lightweight. It adds durability and strength to PCBs without adding additional weight.
Leistung von Aluminium-Leiterplatten
Dimensionsstabilität
Aluminium-Leiterplatten weisen Dimensionsstabilität auf & konstante Größe. Zum Beispiel, wenn sie erwärmt werden 30-140 Grad, ihre Dimensionen hatten nur eine Änderung durch 2.5%-3.0%.
Wärmeableitung
The thermal dissipation performance of aluminum PCBs is quite well as compared to ordinary FR4 PCBs. Zum Beispiel, Eine 1,5 mm dicke FR4-Platine hat einen Wärmewiderstand von 20-22 Grad pro Watt, während eine 1,5 mm dicke Aluminiumplatine einen Wärmewiderstand von ungefähr hat 1-2 Grad pro Watt.
Wärmeausdehnung
Jeder Stoff hat seinen eigenen Wärmeausdehnungskoeffizienten. Der CTE von Kupfer(18ppm / C.) und Aluminium (22ppm / C.) ist ziemlich nah. Since aluminum PCBs excel in thermal dissipation, they do not experience significant contraction or expansion issues. They are highly durable, zuverlässig, and perform exceptionally well.
Aluminium-PCB-Anwendungen
Here is a list of common aluminum core PCB applications:
• Medizinisch: OP-Beleuchtung, Chirurgische Beleuchtungswerkzeuge, Hochleistungs-Scan-Technologie. und Stromrichter.
• Verbraucher: Straßenbeleuchtung, Verkehrskontrollbeleuchtung, Innenbeleuchtung, Landschaftsbeleuchtung, und Campingausrüstung.
• Leistungsmodule: Einschließlich Halbleiterrelais, Konverter, Brücken und Gleichrichter.
• Telekommunikation: Einschließlich Hochfrequenzverstärker und Filtergeräte.
• Netzteil: Wie Schaltregler und DC / AC-Wandler.
• Automobil: Einschließlich Leistungsregler. Beleuchtung, und elektronische Regler.
• Computers: Wie CPU-Karten, Diskettenlaufwerke und Stromversorgungsgeräte.
• Audiogeräte: wie Eingangs- und Ausgangsverstärker und Leistungsverstärker + Office Automation, wie Elektromotoren und Antriebe.
MOKO-Technologie: A Reliable Aluminum PCB Manufacturer
MOKO Technology is a trusted and innovative manufacturer specializing in high-quality aluminum PCBs. With years of experience and latest technology, we strive to constantly offer our customers durable, efficient and precisely manufactured PCBs that meet the most demanding specifications. Our aluminum core PCBs are designed to enhance thermal dissipation, improve performance, and extend the lifespan of electronic devices. No matter what industry you are in: LED, power converter, automotive or RF, we provide you with a solution that is customized to your needs. Don’t wait, get a quote now!
