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. Dans ce blog, we will discuss this critical PCB type in details, including its structure, manufacturing process, et applications. 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 (Substrat métallique isolé) 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, alimentations, et électronique automobile.
Structure de PC en aluminiumBs
Les PCB en aluminium sont en fait assez similaires aux Circuits imprimés FR4. La structure de base des PCB en aluminium est de quatre couches. Il se compose d'une couche diélectrique, feuille de cuivre, une couche de base en aluminium, et une membrane de base en aluminium.
• Couche de feuille de cuivre
La couche de cuivre utilisée est relativement plus épaisse que les CCL normales (1oz à 10 oz). Une couche de cuivre plus épaisse signifie une plus grande capacité de transport de courant.
• Couche diélectrique
La couche diélectrique est une couche thermiquement conductrice et mesure environ 50 micromètres à 200 micromètres d'épaisseur. Il a une faible résistance thermique et convient à son application.
• Base en aluminium
Cette troisième couche est la base en aluminium qui est composée d'un substrat en aluminium. Il a une conductivité thermique élevée.
• Aluminum Base Membrane Layer
La membrane de base en aluminium est sélective. Il joue un rôle défensif en protégeant l'extérieur en aluminium des gravures et grattages indésirables. Il est de deux types, c'est-à-dire. environ 250 degrés ou moins que 120 degrés (anti-haute température)
Aluminum PCB Manufacturing Process: A Step-by-step Guide
Étape 1: Conception et Ingénierie
CAD software is used by Engineers to create PCB layouts which are then turned into Fichiers Gerber that contain complete circuit specifications.
Étape 2: Base Material Selection
Choose appropriate aluminum alloys like 5052, 6061, ou 7075 and clean the PCB surface very clean to eliminate the dirt and the oil so as to enlarge the bonding.
Étape 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.
Étape 4: Copper Foil Lamination
High-quality copper foil is bonded to the dielectric layer at 150-180°C under controlled pressure.
Étape 5: Imaging and Etching
The copper layer undergoes photorésist enrobage, UV exposure, and chemical etching to create the circuit pattern.
Étape 6: Surface Protection
Circuits are then protected with a protective solder mask and components marked with a silkscreen printing.
Étape 7: Mechanical Processing
The aluminum board undergoes precision drilling, hole plating, and panel separation into individual units.
Étape 8: Quality Testing
All boards are tested by automatically operated inspection systems for electrical continuity, thermal resistance and dimensional accuracy.
Difficultés de fabrication des PCB en aluminium
Le processus de fabrication des PCB presque entièrement en aluminium est fondamentalement le même. Nous aborderons ici les principaux procédés de fabrication, les problèmes et leurs solutions.
1: Eau-forte sur cuivre
La feuille de cuivre utilisée dans les PCB en aluminium est modérément plus épaisse. Si la feuille de cuivre est plus de 3 oz cependant, la gravure nécessite un tassement en largeur. Si ce n'est pas selon la demande de la conception, la largeur de trace sera hors tolérance après gravure. C'est pourquoi la compensation de largeur de trace doit être conçue avec précision. Les facteurs de gravure doivent être contrôlés pendant le processus de fabrication.
2: Impression de masque de soudure
En raison de la feuille de cuivre épaisse, il y a une difficulté dans l'impression de masque de soudure de PCB en aluminium. Ceci est dû au fait; 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. Donc, l'impression de masque de soudure en deux temps est utilisée de préférence. L'huile de masque de soudure utilisée doit être de bonne qualité et dans certains cas, le remplissage de résine se fait d'abord puis le masque de soudure
3: Fabrication mécanique:
Le processus de fabrication mécanique implique le moulage, perçage mécanique, et v-scoring, etc. Qui est laissé sur via interne. Cela tend à diminuer la force électrique. Donc, la fraise professionnelle et la fraise électrique doivent être utilisées pour la fabrication de produits à faible volume. Les paramètres de perçage doivent être ajustés pour éviter la génération de bavures. Cela aidera votre fabrication mécanique.
Avantages des circuits imprimés à base d'aluminium
Les PCB à noyau métallique présentent un ensemble unique d'avantages par rapport aux autres matériaux de base.
- Respectueux de l'environnement
L'aluminium est un matériau recyclable, métal non toxique. Du producteur à l'acheteur final, using aluminum in PCBs contributes to a healthy planet.
- Meilleur transfert de chaleur
Les températures élevées sont la cause de graves dommages à l'électronique. L'aluminium conduit et transfère la chaleur des pièces dangereuses pour minimiser les dommages à la carte de circuit imprimé.
- Très résistant
L'aluminium est plus résistant et plus durable que les matériaux de base comme la fibre de verre et la céramique. Il est de très bonne facture et réduit les casses accidentelles qui peuvent survenir tout au long du processus de fabrication, et pendant la manipulation et l'utilisation quotidienne.
- Poids léger
The aluminum material itself is very lightweight. It adds durability and strength to PCBs without adding additional weight.
Performances des PCB en aluminium
Stabilité dimensionnelle
Les PCB en aluminium présentent une stabilité dimensionnelle & taille stable. Par exemple, lorsqu'ils sont chauffés de 30-140 degrés, leurs dimensions n'ont changé que de 2.5%-3.0%.
Dissipation thermique
The thermal dissipation performance of aluminum PCBs is quite well as compared to ordinary FR4 PCBs. Par exemple, un PCB FR4 de 1,5 mm d'épaisseur aura une résistance thermique de 20-22 degrés par watt tandis qu'un PCB en aluminium de 1,5 mm d'épaisseur aura une résistance thermique d'environ 1-2 degrés par watt.
Dilatation thermique
Chaque substance a son propre coefficient de dilatation thermique. Le CTE du cuivre(18ppm/C) et aluminium (22ppm/C) est assez proche. Since aluminum PCBs excel in thermal dissipation, they do not experience significant contraction or expansion issues. They are highly durable, fiable, and perform exceptionally well.
Applications de circuits imprimés en aluminium
Here is a list of common aluminum core PCB applications:
• Médical: Eclairage du bloc opératoire, Outils d'éclairage chirurgical, Technologie de numérisation haute puissance. et convertisseurs de puissance.
• Consommateur: l'éclairage des rues, Éclairage de contrôle de la circulation, Lumières d'intérieur de bâtiment, Éclairage paysager, et matériel de camping.
• Modules d'alimentation: Y compris les relais à semi-conducteurs, convertisseurs, ponts et redresseurs de puissance.
• Télécommunications: Y compris les amplificateurs haute fréquence et les appareils de filtrage.
• Source de courant: Tels que les régulateurs à découpage et les convertisseurs DC/AC.
• Automobile: Y compris les contrôleurs de puissance. éclairage, et régulateurs électroniques.
• Des ordinateurs: Comme les cartes CPU, lecteurs de disquettes et périphériques d'alimentation.
• Périphériques audio: tels que les amplificateurs d'entrée et de sortie et les amplificateurs de puissance + Office Automation, tels que les moteurs électriques et les entraînements.
Technologie 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!
