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. En este blog, we will discuss this critical PCB type in details, including its structure, manufacturing process, y aplicaciones. 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 (Sustrato metálico aislado) tarjeta de circuito impreso. 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, fuentes de alimentación, y electrónica automotriz.
Estructura de PC de aluminioBs
Los PCB de aluminio son bastante similares a PCB FR4. La estructura básica de los PCB de aluminio es de cuatro capas.. Consiste en una capa dieléctrica, hoja de cobre, una capa base de aluminio, y una membrana de base de aluminio.
• Capa de lámina de cobre
La capa de cobre usada es relativamente más gruesa que las CCL normales. (1oz a 10 oz). Una capa más gruesa de cobre significa una mayor capacidad de carga de corriente.
• Capa dieléctrica
La capa dieléctrica es una capa termoconductora y tiene un grosor de entre 50 y 200 micrómetros.. Tiene una baja resistencia térmica y es adecuado para su aplicación..
• Base de aluminio
Esta tercera capa es la base de aluminio que se compone de sustrato de aluminio.. Tiene alta conductividad térmica..
• Aluminum Base Membrane Layer
La membrana de base de aluminio es selectiva. Desempeña un papel defensivo al mantener el exterior de aluminio a salvo de grabaciones y raspaduras no deseadas.. Es de dos tipos, es decir. alrededor 250 grados o menor que 120 grados (anti-alta temperatura)
Aluminum PCB Manufacturing Process: A Step-by-step Guide
Paso 1: Diseño e ingeniería
CAD software is used by Engineers to create PCB layouts which are then turned into Archivos Gerber that contain complete circuit specifications.
Paso 2: Base Material Selection
Choose appropriate aluminum alloys like 5052, 6061, o 7075 and clean the PCB surface very clean to eliminate the dirt and the oil so as to enlarge the bonding.
Paso 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.
Paso 4: Copper Foil Lamination
High-quality copper foil is bonded to the dielectric layer at 150-180°C under controlled pressure.
Paso 5: Imaging and Etching
The copper layer undergoes fotorresistente revestimiento, UV exposure, and chemical etching to create the circuit pattern.
Paso 6: Surface Protection
Circuits are then protected with a protective solder mask and components marked with a silkscreen printing.
Paso 7: Mechanical Processing
The aluminum board undergoes precision drilling, hole plating, and panel separation into individual units.
Paso 8: Quality Testing
All boards are tested by automatically operated inspection systems for electrical continuity, thermal resistance and dimensional accuracy.
Dificultades de fabricación de PCB de aluminio
El proceso de fabricación de PCB casi totalmente de aluminio es básicamente el mismo. Aquí discutiremos los principales procesos de fabricación., los problemas y sus soluciones.
1: Grabado de cobre
La lámina de cobre utilizada en PCB de aluminio es moderadamente más gruesa. Sin embargo, si la lámina de cobre tiene más de 3 oz, el grabado requiere asentamiento de ancho. Si no es acorde a la demanda del diseño, el ancho de la traza estará fuera de tolerancia después del grabado. Es por eso que la compensación de ancho de traza debe diseñarse con precisión. Los factores de grabado deben controlarse durante el proceso de fabricación..
2: Impresión de máscara de soldadura
Debido a la lámina de cobre gruesa, hay una dificultad en la impresión de máscara de soldadura de PCB de aluminio. Esto es porque; 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. Por lo tanto, la impresión de máscara de soldadura de dos veces se usa preferiblemente. El aceite de máscara de soldadura utilizado debe ser de una calidad decente y, en algunos casos, el relleno de resina se realiza primero y luego la máscara de soldadura
3: Fabricación Mecánica:
El proceso de fabricación mecánica implica moldeado, perforación mecánica, y puntuación v, etc.. Que se deja en vía interna. Esto tiende a disminuir la fuerza eléctrica.. Por lo tanto, la fresa profesional y la fresa eléctrica deben utilizarse para la fabricación de productos de bajo volumen. Los parámetros de perforación deben ajustarse para evitar que se generen rebabas.. Esto ayudará a su fabricación mecánica..
Beneficios de las placas de circuito impreso a base de aluminio
Los PCB de núcleo metálico tienen un conjunto único de ventajas en comparación con otros materiales base.
- Amigable con el medio ambiente
El aluminio es reciclable, metal no tóxico. Desde el productor hasta el comprador final, using aluminum in PCBs contributes to a healthy planet.
- Mejor transferencia de calor
Las altas temperaturas son la causa de graves daños en la electrónica. El aluminio conduce y transfiere el calor lejos de las partes peligrosas para minimizar el daño a la placa de circuito impreso.
- Muy duradero
El aluminio es más resistente y duradero que los materiales base como la fibra de vidrio y la cerámica.. Está muy bien hecho y reduce las roturas accidentales que pueden ocurrir durante todo el proceso de fabricación., y durante la manipulación y el uso diario.
- Ligero
The aluminum material itself is very lightweight. It adds durability and strength to PCBs without adding additional weight.
Rendimiento de PCB de aluminio
Estabilidad dimensional
Los PCB de aluminio muestran estabilidad dimensional & tamaño estable. Por ejemplo, cuando se calientan desde 30-140 grados, sus dimensiones solo tuvieron un cambio por 2.5%-3.0%.
Disipación térmica
The thermal dissipation performance of aluminum PCBs is quite well as compared to ordinary FR4 PCBs. Por ejemplo, un PCB FR4 de 1,5 mm de grosor tendrá una resistencia térmica de 20-22 grados por vatio, mientras que un PCB de aluminio de 1,5 mm de espesor tendrá una resistencia térmica de aproximadamente 1-2 grados por vatio.
Expansión térmica
Cada sustancia tiene su propio coeficiente de expansión térmica.. El CTE del cobre(18ppm / C) y aluminio (22ppm / C) está bastante cerca. Since aluminum PCBs excel in thermal dissipation, they do not experience significant contraction or expansion issues. They are highly durable, de confianza, and perform exceptionally well.
Aplicaciones de PCB de aluminio
Here is a list of common aluminum core PCB applications:
• Médico: Iluminación de quirófano, Herramientas de iluminación quirúrgica, Tecnología de escaneo de alta potencia. y convertidores de potencia.
• Consumidor: Alumbrado público, Iluminación de control de tráfico, Iluminación interior del edificio, Iluminación de paisaje, y equipo de campamento.
• Módulos de potencia: Incluyendo relés de estado sólido, convertidores, puentes y rectificadores de potencia.
• Telecomunicaciones: Incluyendo amplificadores de alta frecuencia y dispositivos de filtrado.
• Fuente de alimentación: Como reguladores de conmutación y convertidores CC / CA.
• automotriz: Incluyendo controladores de potencia. Encendiendo, y reguladores electrónicos.
• Ordenadores: Como placas de CPU, unidades de disquete y dispositivos de alimentación.
• Dispositivos de audio: como amplificadores de entrada y salida y amplificadores de potencia + Automatización de oficina, como motores y accionamientos eléctricos.
Tecnología MOKO: 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!
