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. Przewodność cieplna uległaby zmniejszeniu, gdyby istniało wiele warstw wewnętrznych i na odwrót, we will discuss this critical PCB type in details, including its structure, manufacturing process, i aplikacje. 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 (Izolowane podłoże metalowe) 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, zasilacze, i elektronika samochodowa.
Struktura aluminiowego PCBs
Aluminiowe płytki PCB są w rzeczywistości dość podobne do PCB FR4. Podstawowa struktura aluminiowych płytek PCB to cztery warstwy. Składa się z warstwy dielektrycznej, folia miedziana, aluminiowa warstwa bazowa, i aluminiową membranę bazową.
• Warstwa folii miedzianej
Zastosowana warstwa miedzi jest stosunkowo grubsza niż zwykłe CCL (1uncji do 10 uncji). Grubsza warstwa miedzi oznacza większą obciążalność prądową.
• Warstwa dielektryczna
Warstwa dielektryczna jest warstwą przewodzącą ciepło i ma grubość od około 50 do 200 mikrometrów. Posiada niski opór cieplny i nadaje się do jego zastosowania.
• Aluminiowa podstawa
Ta trzecia warstwa to aluminiowa podstawa, która składa się z aluminiowego podłoża. Ma wysoką przewodność cieplną.
• Aluminum Base Membrane Layer
Aluminiowa membrana bazowa jest selektywna. Odgrywa rolę obronną, chroniąc aluminiową obudowę przed niechcianym wytrawianiem i zadrapaniami. Jest dwojakiego rodzaju, tj. na około 250 stopni lub mniej 120 stopnie (przeciw wysokiej temperaturze)
Aluminum PCB Manufacturing Process: A Step-by-step Guide
Krok 1: Projektowanie i inżynieria
CAD software is used by Engineers to create PCB layouts which are then turned into Pliki Gerber that contain complete circuit specifications.
Krok 2: Base Material Selection
Choose appropriate aluminum alloys like 5052, 6061, lub 7075 and clean the PCB surface very clean to eliminate the dirt and the oil so as to enlarge the bonding.
Krok 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.
Krok 4: Copper Foil Lamination
High-quality copper foil is bonded to the dielectric layer at 150-180°C under controlled pressure.
Krok 5: Imaging and Etching
The copper layer undergoes fotorezyst Powłoka, UV exposure, and chemical etching to create the circuit pattern.
Krok 6: Surface Protection
Circuits are then protected with a protective solder mask and components marked with a silkscreen printing.
Krok 7: Mechanical Processing
The aluminum board undergoes precision drilling, hole plating, and panel separation into individual units.
Krok 8: Quality Testing
All boards are tested by automatically operated inspection systems for electrical continuity, thermal resistance and dimensional accuracy.
Trudności produkcyjne aluminiowych PCB
Proces produkcji prawie całkowicie aluminiowych płytek PCB jest zasadniczo taki sam. Tutaj omówimy główne procesy produkcyjne, problemy i ich rozwiązania.
1: Trawienie miedzi
Folia miedziana stosowana w aluminiowych płytkach PCB jest umiarkowanie grubsza. Jeśli jednak folia miedziana ma ponad 3 uncje, akwaforta wymaga ustalenia szerokości. Jeśli nie jest to zgodne z wymaganiami projektu, szerokość śladu będzie poza tolerancją po wytrawieniu. Dlatego kompensacja szerokości śladu powinna być dokładnie zaprojektowana. Czynniki trawienia muszą być kontrolowane podczas procesu produkcyjnego.
2: Druk maski lutowniczej
Dzięki grubej folii miedzianej, występują trudności w drukowaniu maski lutowniczej aluminiowej płytki drukowanej. To dlatego, że; 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. W związku z tym, korzystnie stosuje się dwukrotne drukowanie maski lutowniczej. Zastosowany olej do maski lutowniczej powinien być przyzwoitej jakości, aw niektórych przypadkach, najpierw wykonuje się wypełnienie żywicą, a następnie maskę lutowniczą
3: Produkcja Mechaniczna:
Mechaniczny proces produkcyjny obejmuje formowanie, wiercenie mechaniczne, i v-scoring, itp. Który pozostaje na wewnętrznym via. Prowadzi to do zmniejszenia wytrzymałości elektrycznej. W związku z tym, do produkcji małoseryjnej produktów należy używać profesjonalnego frezu i frezu elektrycznego. Parametry wiercenia należy tak dobrać, aby zapobiec powstawaniu zadziorów. Pomoże to w produkcji mechanicznej.
Korzyści z aluminiowych płytek drukowanych
Płytki PCB z metalowym rdzeniem mają unikalny zestaw zalet w porównaniu z innymi materiałami bazowymi.
- Przyjazny dla środowiska
Aluminium nadaje się do recyklingu, nietoksyczny metal. Od producenta do końcowego nabywcy, using aluminum in PCBs contributes to a healthy planet.
- Lepszy transfer ciepła
Wysokie temperatury są przyczyną poważnych uszkodzeń elektroniki. Aluminium przewodzi i odprowadza ciepło z niebezpiecznych części, minimalizując uszkodzenia płytki drukowanej.
- Bardzo trwałe
Aluminium jest twardsze i trwalsze niż materiały podstawowe, takie jak włókno szklane i ceramika. Jest bardzo dobrze wykonany i ogranicza przypadkowe pęknięcia, które mogą wystąpić w całym procesie produkcyjnym, oraz podczas obsługi i codziennego użytkowania.
- Lekki
The aluminum material itself is very lightweight. It adds durability and strength to PCBs without adding additional weight.
Wydajność aluminiowych PCB
Stabilność wymiarowa
Aluminiowe płytki PCB wykazują stabilność wymiarową & stały rozmiar. Na przykład, kiedy są podgrzewane od 30-140 stopnie, ich wymiary zmieniły się tylko o 2.5%-3.0%.
Rozpraszanie ciepła
The thermal dissipation performance of aluminum PCBs is quite well as compared to ordinary FR4 PCBs. Na przykład, płytka FR4 o grubości 1,5 mm będzie miała opór cieplny ok 20-22 stopni na wat, podczas gdy aluminiowa płytka PCB o grubości 1,5 mm będzie miała opór cieplny ok 1-2 stopni na wat.
Rozszerzalność termiczna
Każda substancja ma swój własny współczynnik rozszerzalności cieplnej. CTE miedzi(18ppm/C) i aluminium (22ppm/C) jest dość blisko. Since aluminum PCBs excel in thermal dissipation, they do not experience significant contraction or expansion issues. They are highly durable, niezawodny, and perform exceptionally well.
Zastosowania aluminiowej płytki drukowanej
Here is a list of common aluminum core PCB applications:
• Medyczny: Oświetlenie sali operacyjnej, Chirurgiczne narzędzia oświetleniowe, Technologia skanowania o dużej mocy. i Przetwornice mocy.
• Konsument: światła uliczne, Oświetlenie sterujące ruchem, Oświetlenie wnętrz budynków, Oświetlenie krajobrazu, i sprzęt kempingowy.
• Moduły zasilania: W tym przekaźniki półprzewodnikowe, konwertery, mostki i prostowniki.
• Telekomunikacja: W tym wzmacniacze wysokiej częstotliwości i urządzenia filtrujące.
• Zasilacz: Takich jak regulatory przełączające i przetwornice DC/AC.
• Motoryzacja: W tym kontrolery mocy. oświetlenie, i elektroniczne regulatory.
• Komputery: Takich jak płyty procesora, napędy dyskietek i urządzenia zasilające.
• Urządzenia audio: takie jak wzmacniacze wejściowe i wyjściowe oraz wzmacniacze mocy + automatyzacja biura, takich jak silniki elektryczne i napędy.
Technologia 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: DOPROWADZIŁO, power converter, automotive or RF, we provide you with a solution that is customized to your needs. Don’t wait, get a quote now!
