Każda kiedykolwiek wyprodukowana płytka drukowana spełnia określone kryteria, według których powinna pracować. Dla aluminium PCB, musimy wiedzieć wiele. Ma ona wiele różnic w stosunku do zwykłych płyt PCB. PCB zawiera laminat pokryty miedzią i rdzeń metalowy na bazie aluminium. Poza tym, aluminium samo w sobie pełni rolę odpowiedniego metalowego podłoża i jest tańsze.
(zbliżenie na płytkę PCB IMS)
1. Co to są aluminiowe PCB?
Kiedy słyszysz nazwy Aluminum Clad, Aluminum base, Metal Clad Printed Circuit Board (MCPCB), izolowane podłoże metalowe (IMS), termoprzewodzące PCB, itp., czy wiesz, że typ PCB, o którym mowa jest synonimem Aluminum PCB.
Już z samej nazwy można wywnioskować, że aluminiowe PCB zawierają aluminium jako jeden z materiałów. Rzeczywiście, te PCB mają metalowy rdzeń w materiale bazowym, z aluminium jest jednym z krytycznych elementów. Co więcej, występuje obecność cienkiej warstwy materiału termicznego, dielektrycznego i elektrycznie izolującego.
Dlaczego warto stosować aluminiowe płytki PCB?
Od czasu pojawienia się technologii aluminiowych płyt PCB w latach 70-tych XX wieku, wiele branż i osób zwiększyło zapotrzebowanie na ich produkcję. Załóżmy, że planujesz używać aplikacji, które wymagają rozpraszania ciepła i chcesz kontrolować temperatury. W takim przypadku, Aluminum PCB jest właściwym wyborem dla Ciebie.
Aluminium jest znany do przenoszenia ciepła z dala od istotnych elementów na płycie. W ten sposób, Twój PCB jest utrzymywane wolne od niebezpieczeństw uszkodzenia ciepła. Ponadto, jest to bardzo trwałe i może służyć przez długi czas w porównaniu do innych materiałów, takich jak włókno szklane.
（Technik naprawiający układ pcb za pomocą lutownicy）
2. Podstawowa struktura aluminiowych płytek PCB
IMS ma cztery ważne warstwy, z których wszystkie odgrywają różne role i mają różne materiały.
Warstwa miedzi obwodowej
Warstwa ta składa się z folii z miedzi elektrolitycznej, której waga waha się od 1 do 10 uncji (oz). Podczas jej produkcji, projektant wytrawia materiał miedziany, aby utworzyć obwód drukowany. Jego funkcją jest uchwycenie montażu i połączenie urządzeń w celu ułatwienia funkcjonalności. Jako IMS, warstwa podłoża przewodzi większy prąd. Mimo to, nadal posiada podobną grubość i szerokość jak usztywnienie FR-4.
Warstwa izolacyjna/dielektryczna
Warstwa dielektryczna jest najbardziej znana z przewodzenia ciepła. Producenci szacują, że jej grubość wynosi od około 50µm do 200µm. Jej zadaniem jest izolowanie, łączenie i odprowadzanie ciepła z płyty podczas przepływu prądu.t
Podłoże metalowe
Bezsprzecznie ta warstwa definiuje IMS, całkowicie odróżniając go od innych PCB. Innymi słowy, warstwa izolacyjna składa się z metalowego rdzenia wykonanego z podłoża aluminiowego. Czynniki, które należy wziąć pod uwagę przy poszukiwaniu niezawodnej płyty metalowej to opłacalność, mocny punkt, twardość, masa, współczynnik termiczny, a co najważniejsze przewodność cieplna.
Blacha aluminiowa spełnia wszystkie powyższe kryteria. Co więcej, można zwiększyć jej wydajność w zakresie przewodności lub właściwości mechanicznych poprzez dodanie innych listków - na przykład płyt z miedzi, żelaza i stali krzemowej.
Warstwa metalowej membrany bazowej
Membrana bazowa, wykonana z podłoża ze stopu aluminium, chroni warstwę podłoża aluminiowego przed niepotrzebnym trawieniem i skrobaniem. W zależności od stopnia nagrzania, powłoka może być niższa niż 120 lub na 250. Warstwa ta ma zwykle grubość 1mm.
3. Jakie są rodzaje aluminiowych PCB?
Mimo, że wszystkie aluminiowe płytki działają w ten sam sposób, tj. odprowadzają ciepło, różne typy mają indywidualne cechy wynikające z ich budowy i struktury. Poniżej przedstawiamy typy aluminiowych płytek, które powinieneś znać.
Aluminiowa płytka PCB z otworem przelotowym
Kiedy projektujemy aluminiowe PCB z otworami przelotowymi, producent zasypuje i nawierca pojedynczą warstwę aluminium, a następnie nakłada materiał laminatu. Po tym procesie powstanie rdzeń wielowarstwowej konstrukcji. Następnie laminuje się materiały termiczne na dwóch stronach płyty za pomocą materiałów termoprzylepnych. Ostatnim etapem jest wiercenie na montażu.
Elastyczna aluminiowa płytka PCB
Elastyczna aluminiowa płytka drukowana to niedawno wprowadzona na rynek płytka z żywicą poliimidową zintegrowaną z filtrami ceramicznymi przy zakupie.
Istotą tych dwóch materiałów jest zwiększenie izolacji, elastyczności (można skręcić lub złożyć PCB do dowolnego kształtu i zachować formę) i wydajności cieplnej. Co więcej, ich zastosowanie jest opłacalne, ponieważ nie trzeba będzie kupować złączy ani kabli. Wadą jest brak możliwości zmiany lub modyfikacji produktu końcowego po uzyskaniu określonego kształtu.
Wielowarstwowa aluminiowa płytka drukowana
Wielowarstwowe aluminiowe płytki drukowane posiadają wielowarstwowe dielektryki termoprzewodzące. Projekt stanowi jedną lub więcej warstw obwodu znajdującego się w dielektryku z nieprzelotowymi przelotkami reprezentującymi przelotki termiczne lub sygnałowe.
Zaletą stosowania wielowarstwowych płyt PCB IMS jest proste i sprawne rozwiązanie problemu przewodnictwa cieplnego w złożonych produktach. W przeciwieństwie do tego, są one kosztowne i nie mogą łatwo zaangażować się w transfer ciepła w projektach jednowarstwowych. Ich zastosowanie jest często spotykane w produktach zasilających.
Aluminiowe PCB o wysokiej przewodności cieplnej
W tym typie PCB warstwę izolacyjną stanowi żywica epoksydowa. Żywica epoksydowa powinna mieć doskonałą przewodność cieplną.
Wysokoczęstotliwościowa aluminiowa płytka PCB
W przypadku aluminiowej płytki drukowanej o wysokiej częstotliwości, warstwa izolacyjna jest wykonana z materiału poliolefinowego lub poliimidowego. W innych przypadkach może to być tkane włókno szklane pomiędzy żywicą epoksydową. Celem tych materiałów jest poprawa elastyczności PCB.
4. Zalety i wady aluminiowych płytek drukowanych
Tak jak każda inna płytka PCB, te termoprzewodzące płytki PCB mają swoje mocne i słabe strony. W przeciwieństwie do tradycyjnych płyt PCB, IMS wypada korzystnie i lepiej, pomimo posiadania kilku wad. Poniższa tabela podsumowuje kilka godnych uwagi punktów.
5. Jakie są aspekty wydajności aluminiowych PCB?
Rozpraszanie ciepła
Istnieją płyty FR4 i CEM3, a także podłoże aluminiowe. Te pierwsze są znane jako słabe przewodniki wysokich temperatur. Wyższe temperatury mogą prowadzić do ogólnej awarii elementów elektrycznych na płytce PCB, jeśli trzymasz się FR4 i CEM3.
Podłoże aluminiowe działa, aby ograniczyć szkody, które mogą być spowodowane przez rozpraszanie ciepła.
Wydajność rozszerzalności cieplnej
Należy rozwiązać problem rozpraszania ciepła i rozwiązać problem rozszerzalności cieplnej i kurczenia się, zwłaszcza w przypadku problemu rozszerzania się technologii montażu powierzchniowego (SMT). W związku z tym komponenty na płycie wykonane z różnych materiałów będą miały lepszą żywotność, a także pozostaną niezawodne przez dłuższy czas.
Stabilność wymiarowa
Podłoże aluminiowe jest bardziej stabilne niż podłoże izolacyjne w PCB. Na przykład, jeśli podgrzejesz płytę z 30° C do 140 - 150° C, zmiana wymiarów podłoża aluminiowego wyniesie od 2,5 do 3,0%.
Wprowadzenie innych parametrów
Oprócz trzech głównych aspektów wydajności Aluminum clad PCB, przy użyciu podłoża aluminiowego, PCB zastępuje kruche podłoże ceramiczne dla lepszej ochrony. Ponadto, podłoże zwiększa odporność cieplną i właściwości fizyczne płyty, zmniejszając nakład pracy i koszty produkcji.
6. Typowe obszary zastosowań aluminiowych płyt PCB
Aluminiowe PCB mają zastosowanie w różnych urządzeniach technologicznych. Należą do nich między innymi;
Sprzęt audio: Na przykład wzmacniacze wejściowe i wyjściowe oraz wzmacniacze mocy.
Urządzenia zasilające, takie jak konwertery DV/AC i regulatory przełączające.
Elektroniczny sprzęt komunikacyjny.
Moduły mocy, np. mostki, przekaźniki półprzewodnikowe, konwertery i prostowniki mocy.
Sprzęt automatyki biurowej
(zbliżenie płyty głównej)
7. Trudności i rozwiązania spotykane przy produkcji aluminiowych płytek drukowanych.
Wytrawianie miedzi
Idealnie byłoby, gdyby folia miedziana, której używasz w warstwie obwodu, była gruba. Wyższy standard niż ten, czyli ponad 3oz, zmusi Cię do skompensowania wymogu szerokości trawienia. Jeśli tego nie zrobisz, szerokość nie będzie tolerowana przez akwafortę. Dlatego należy dokładnie kontrolować czynniki związane z trawieniem, z których kompensacja jest najważniejsza.
Drukowanie maski lutowniczej
Gruba folia miedziana w tym projekcie PCB utrudnia drukowanie masek lutowniczych na aluminiowych płytkach PCB. Innymi słowy, gruba warstwa miedzi na śladzie prowadzi do tego, że wytrawiony obraz ma dużą różnicę w powierzchni śladu i płyty bazowej. W związku z tym drukowanie staje się trudne.
Szybki sposób na rozwiązanie tego problemu jest za pomocą jakości oleju maski lutowniczej. Alternatywnie, można wypełnić żywicą przed maską lutowniczą.
Maszynowe wykonanie
Produkcja IMS wymaga wiercenia mechanicznego, formowania i v-scoring, między innymi, w środku wewnętrznej przelotki lub otworów. Aby temu zapobiec, używaj frezarki elektrycznej i profesjonalnego frezu do produkcji wyrobów o mniejszej objętości. Dodatkowo, dostosuj parametry wiercenia, aby zatrzymać produkcję zadziorów.
8. Jak przechowywać aluminiowe płytki drukowane
Płyty MCPCB mają tę wadę, że przyciągają wilgoć, żółkną lub czernieją. Należy rozważyć wykonanie tych czynności w ciągu 48 lat od otwarcia opakowania próżniowego, jeśli ma być ono używane. Jeśli pozostanie dłużej bez użycia, upewnij się, że przechowujesz go w ciemnym i wolnym od wilgoci środowisku.
(aluminium Pcb na LED)
Summary：
Ogólnie rzecz biorąc, aluminium PCB są dobre w rozpraszaniu ciepła, użyj technologii montażu powierzchniowego, zastąpić ceramiczne podłoże z podłożem aluminiowym, mają zmniejszoną wielkość produkcji w porównaniu do innych PCB, i są opłacalne.
Mając to na uwadze, chcielibyśmy zwrócić Państwa uwagę na nasze usługi. Świadczymy usługi w zakresie produkcji aluminiowych PCB. W przypadku pytań dotyczących PCB lub dalszej wiedzy na ten sam temat, uprzejmie prosimy o kontakt z nami. Jesteśmy bardziej niż gotowy, aby służyć Ci.