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. Neste blog, we will discuss this critical PCB type in details, including its structure, manufacturing process, e aplicativos. 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 (Substrato de metal isolado) 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, suprimentos de energia, e eletrônica automotiva.
Estrutura do PC de alumínioBs
PCBs de alumínio são realmente muito semelhantes aos PCB FR4. A estrutura básica dos PCBs de alumínio é de quatro camadas. Consiste em uma camada dielétrica, folha de cobre, uma camada de base de alumínio, e uma membrana de base de alumínio.
• Camada de folha de cobre
A camada de cobre usada é relativamente mais espessa do que CCLs normais (1onças a 10 onças). Uma camada mais espessa de cobre significa uma maior capacidade de transporte de corrente.
• Camada Dielétrica
A camada dielétrica é uma camada termicamente condutora e tem cerca de 50 micrômetros a 200 micrômetros de espessura. Possui baixa resistência térmica e é adequado para sua aplicação.
• Base de Alumínio
Esta terceira camada é a base de alumínio que é feita de substrato de alumínio. Possui alta condutividade térmica.
• Aluminum Base Membrane Layer
A membrana de base de alumínio é seletiva. Ele desempenha um papel defensivo, mantendo o exterior de alumínio protegido contra corrosão e arranhões indesejados. É de dois tipos, ou seja,. em volta 250 graus ou menos do que 120 graus (anti-alta temperatura)
Aluminum PCB Manufacturing Process: A Step-by-step Guide
Degrau 1: Projeto e Engenharia
CAD software is used by Engineers to create PCB layouts which are then turned into Arquivos Gerber that contain complete circuit specifications.
Degrau 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.
Degrau 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.
Degrau 4: Copper Foil Lamination
High-quality copper foil is bonded to the dielectric layer at 150-180°C under controlled pressure.
Degrau 5: Imaging and Etching
The copper layer undergoes fotorresistente Revestimento, UV exposure, and chemical etching to create the circuit pattern.
Degrau 6: Surface Protection
Circuits are then protected with a protective solder mask and components marked with a silkscreen printing.
Degrau 7: Mechanical Processing
The aluminum board undergoes precision drilling, hole plating, and panel separation into individual units.
Degrau 8: Quality Testing
All boards are tested by automatically operated inspection systems for electrical continuity, thermal resistance and dimensional accuracy.
Dificuldades de fabricação de PCBs de alumínio
O processo de fabricação de PCBs quase totalmente de alumínio é basicamente o mesmo. Aqui vamos discutir os principais processos de fabricação, os problemas e suas soluções.
1: Gravura de cobre
A folha de cobre usada em PCBs de alumínio é moderadamente mais espessa. Se a folha de cobre tiver mais de 3 onças, no entanto, a gravação requer assentamento de largura. Se não estiver de acordo com a demanda do projeto, a largura do traço ficará fora da tolerância após a gravação. É por isso que a compensação da largura do traço deve ser projetada com precisão. Os fatores de corrosão precisam ser controlados durante o processo de fabricação.
2: Impressão de máscara de solda
Devido à espessa folha de cobre, há uma dificuldade na impressão da máscara de solda de PCB de alumínio. Isto é 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. Portanto, a impressão de máscara de solda de duas vezes é preferencialmente usada. O óleo de máscara de solda usado deve ser de qualidade decente e, em alguns casos, o enchimento de resina é feito primeiro e depois a máscara de solda
3: Fabricação Mecânica:
O processo de fabricação mecânica envolve moldagem, perfuração mecânica, e v-scoring, etc. Que é deixado em interno via. Isso tende a diminuir a força elétrica. Portanto, a fresa profissional e a fresa elétrica devem ser usadas para fabricação de baixo volume de produtos. Os parâmetros de perfuração devem ser ajustados para evitar que rebarbas sejam geradas. Isso ajudará na sua fabricação mecânica.
Benefícios das placas de circuito impresso à base de alumínio
Os PCBs com núcleo de metal têm um conjunto único de vantagens em comparação com outros materiais de base.
- Amigável ao meio ambiente
O alumínio é reciclável, metal não tóxico. Do produtor ao comprador final, using aluminum in PCBs contributes to a healthy planet.
- Melhor transferência de calor
As altas temperaturas são a razão de grandes danos aos eletrônicos. O alumínio conduz e transfere o calor das peças perigosas para minimizar os danos à placa de circuito impresso.
- Muito durável
O alumínio é mais resistente e durável do que materiais básicos como fibra de vidro e cerâmica. É muito bem feito e reduz as quebras acidentais que podem ocorrer ao longo do processo de fabricação, e durante o manuseio e uso diário.
- Leve
The aluminum material itself is very lightweight. It adds durability and strength to PCBs without adding additional weight.
Desempenho de PCBs de alumínio
Estabilidade dimensional
PCBs de alumínio exibem estabilidade dimensional & tamanho estável. Por exemplo, quando eles são aquecidos de 30-140 graus, suas dimensões só mudaram por 2.5%-3.0%.
Dissipação Térmica
The thermal dissipation performance of aluminum PCBs is quite well as compared to ordinary FR4 PCBs. Por exemplo, um FR4 PCB com 1,5 mm de espessura terá uma resistência térmica de 20-22 graus por watt, enquanto um PCB de alumínio de 1,5 mm de espessura terá uma resistência térmica de aproximadamente 1-2 graus por watt.
Expansão térmica
Cada substância tem seu próprio coeficiente de expansão térmica. O CTE do cobre(18ppm / C) e alumínio (22ppm / C) é bastante perto. Since aluminum PCBs excel in thermal dissipation, they do not experience significant contraction or expansion issues. They are highly durable, confiável, and perform exceptionally well.
Aplicações de PCB de alumínio
Here is a list of common aluminum core PCB applications:
• Médico: Iluminação da sala de operação, Ferramentas de iluminação cirúrgica, Tecnologia de digitalização de alta potência. e conversores de energia.
• Consumidor: iluminação pública, Iluminação de controle de tráfego, Luzes internas do prédio, Iluminação paisagística, e equipamento de acampamento.
• Módulos de energia: Incluindo relés de estado sólido, conversores, pontes e retificadores de energia.
• Telecomunicações: Incluindo amplificadores de alta frequência e aparelhos de filtragem.
• Fonte de energia: Como reguladores de comutação e conversores DC / AC.
• Automotivo: Incluindo controladores de energia. iluminação, e reguladores eletrônicos.
• Computadores: Como placas de CPU, unidades de disquete e dispositivos de energia.
• Dispositivos de áudio: como amplificadores de entrada e saída e amplificadores de potência + Office Automation, como motores elétricos e drives.
Tecnologia 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: CONDUZIU, power converter, automotive or RF, we provide you with a solution that is customized to your needs. Don’t wait, get a quote now!
