Primeira parte: que é o PCB de aluminio?
O substrato de aluminio é un tipo de placa revestida de cobre a base de metal cunha excelente funcionalidade de disipación de calor.Xeralmente, unha placa dunha soa cara componse de tres capas: a capa de circuíto (folla de cobre), a capa illante e a capa base metálica.Para aplicacións de gama alta, tamén hai deseños de dobre cara cunha estrutura de capa de circuíto, capa illante, base de aluminio, capa illante e capa de circuíto.Un pequeno número de aplicacións inclúe placas multicapa, que se poden crear unindo placas multicapa comúns con capas illantes e bases de aluminio.
Substrato de aluminio dunha soa cara: consiste nunha única capa de capa de patrón condutor, material illante e placa de aluminio (substrato).
Substrato de aluminio de dobre cara: implica dúas capas de capas de patrón condutor, material illante e placa de aluminio (substrato) apiladas xuntas.
Placa de circuíto de aluminio impreso multicapa: é unha placa de circuíto impreso feita mediante laminación e unión de tres ou máis capas de capas de patrón condutor, material illante e placa de aluminio (sustrato).
Dividido por métodos de tratamento de superficie:
Tablero chapado en ouro (Ouro fino químico, Ouro groso químico, Chapado en ouro selectivo)
Segunda parte: Principio de funcionamento do substrato de aluminio
Os dispositivos de potencia están montados na superficie do circuíto.A calor xerada polos dispositivos durante o funcionamento lévase rapidamente a través da capa illante ata a capa base metálica, que despois disipa a calor, conseguindo a disipación da calor para os dispositivos.
En comparación co FR-4 tradicional, os substratos de aluminio poden minimizar a resistencia térmica, converténdoos en excelentes condutores de calor.En comparación cos circuítos cerámicos de película grosa, tamén posúen propiedades mecánicas superiores.
Ademais, os substratos de aluminio teñen as seguintes vantaxes únicas:
- Cumprimento dos requisitos RoHs
- Mellor adaptabilidade aos procesos SMT
- Manexo eficaz da difusión térmica no deseño do circuíto para reducir a temperatura de funcionamento do módulo, prolongar a vida útil, mellorar a densidade de enerxía e a fiabilidade
- Redución da montaxe de disipadores de calor e outro hardware, incluídos os materiais de interface térmica, o que resulta en menor volume de produto e menores custos de hardware e montaxe e combinación óptima de circuítos de potencia e control.
- Substitución de substratos cerámicos fráxiles para mellorar a durabilidade mecánica
Terceira parte: Composición de substratos de aluminio
1. Capa de circuíto
A capa do circuíto (normalmente usando folla de cobre electrolítica) está gravada para formar circuítos impresos, usados para a montaxe de compoñentes e as conexións.En comparación co FR-4 tradicional, co mesmo grosor e ancho de liña, os substratos de aluminio poden soportar correntes máis altas.
2. Capa illante
A capa illante é unha tecnoloxía clave nos substratos de aluminio, que serve principalmente para a adhesión, illamento e condución da calor.A capa illante dos substratos de aluminio é a barreira térmica máis importante nas estruturas dos módulos de potencia.A mellor condutividade térmica da capa illante facilita a difusión da calor xerada durante o funcionamento do dispositivo, o que leva a temperaturas de funcionamento máis baixas, aumento da carga de potencia do módulo, tamaño reducido, vida útil prolongada e maior potencia de saída.
3. Capa base metálica
A elección do metal para a base metálica illante depende de consideracións exhaustivas de factores como o coeficiente de expansión térmica da base metálica, a condutividade térmica, a resistencia, a dureza, o peso, o estado da superficie e o custo.
Cuarta parte: razóns para escoller substratos de aluminio
1. Disipación da calor
Moitas placas de dobre cara e multicapa teñen unha alta densidade e potencia, o que dificulta a disipación de calor.Os materiais de substrato convencionais como FR4 e CEM3 son malos condutores de calor e teñen un illamento entre capas, o que provoca unha disipación de calor inadecuada.Os substratos de aluminio solucionan este problema de disipación de calor.
2. Expansión térmica
A expansión e contracción térmicas son inherentes aos materiais, e as diferentes substancias teñen diferentes coeficientes de expansión térmica.As placas impresas a base de aluminio abordan eficazmente os problemas de disipación de calor, facilitando o problema da expansión térmica de diferentes materiais nos compoñentes da tarxeta, mellorando a durabilidade e fiabilidade xerais, especialmente nas aplicacións SMT (Tecnoloxía de montaxe en superficie).
3. Estabilidade dimensional
As placas impresas a base de aluminio son notablemente máis estables en termos de dimensións en comparación coas placas impresas con material illado.O cambio dimensional de placas impresas a base de aluminio ou placas de núcleo de aluminio, quentadas de 30 °C a 140-150 °C, é do 2,5-3,0%.
4. Outros motivos
As placas impresas a base de aluminio teñen efectos de blindaxe, substitúen substratos cerámicos fráxiles, son adecuadas para a tecnoloxía de montaxe en superficie, reducen a área efectiva das placas impresas, substitúen compoñentes como disipadores de calor para mellorar a resistencia á calor do produto e as propiedades físicas e reducen os custos de produción e a man de obra.
Quinta parte: Aplicacións dos substratos de aluminio
1. Equipos de audio: amplificadores de entrada/saída, amplificadores balanceados, amplificadores de audio, preamplificadores, amplificadores de potencia, etc.
2. Equipos de potencia: reguladores de conmutación, conversores DC/AC, axustes SW, etc.
3. Equipos electrónicos de comunicación: amplificadores de alta frecuencia, dispositivos de filtro, circuítos de transmisión, etc.
4. Equipos de ofimática: controladores de motores eléctricos, etc.
5. Automoción: Reguladores electrónicos, sistemas de ignición, controladores de potencia, etc.
6. Ordenadores: placas CPU, unidades de disquete, unidades de potencia, etc.
7. Módulos de potencia: inversores, relés de estado sólido, pontes rectificadoras, etc.
8. Iluminación: coa promoción de lámpadas de aforro enerxético, os substratos a base de aluminio úsanse amplamente nas luces LED.
Hora de publicación: 09-ago-2023
