Las PCB de aluminio son unas de las PCB con núcleo metálico más populares y se encuentran en aplicaciones versátiles. Su base metálica y laminados revestidos de cobre ofrecen una excelente conductividad térmica y aislamiento eléctrico. En este blog, analizaremos este importante tipo de PCB en detalle, incluyendo su estructura, proceso de fabricación y aplicaciones. Continúe leyendo para obtener más información.
¿Qué es una PCB de aluminio?
Una PCB de aluminio, también conocida como PCB con base de aluminio, PCB revestida de aluminio o PCB con sustrato metálico aislado (IMS), es un tipo de placa de circuito impreso que utiliza una capa base de aluminio en lugar del tradicional material de fibra de vidrio FR4. Suele tener un sustrato de aluminio grueso, sobre el cual se coloca una capa dieléctrica termoconductora y eléctricamente aislante, y sobre la cual se dispone una capa de cobre para las pistas del circuito. La construcción única de las placas de circuito de aluminio les permite una disipación térmica muy eficaz, por lo que son perfectas para aplicaciones de alta potencia y otros tipos de placas que generan mucho calor, como sistemas de iluminación LED, fuentes de alimentación y electrónica automotriz.
Estructura de PC de aluminioBs
Las placas de circuito impreso de aluminio son en realidad bastante similares a PCB FR4La estructura básica de las PCB de aluminio es de cuatro capas. Consta de una capa dieléctrica, una lámina de cobre, una capa base de aluminio y una membrana base de aluminio.
• Capa de lámina de cobre
La capa de cobre utilizada es relativamente más gruesa que la de los CCL normales (entre 1 oz y 10 oz). Una capa de cobre más gruesa implica una mayor capacidad de conducción de corriente.
• Capa dieléctrica
La capa dieléctrica es termoconductora y tiene un espesor de entre 50 y 200 micrómetros. Presenta baja resistencia térmica y es idónea para su aplicación.
• Base de aluminio
Esta tercera capa es la base de aluminio, compuesta por un sustrato de aluminio. Presenta una alta conductividad térmica.
• Capa de membrana base de aluminio
La membrana base de aluminio es selectiva. Cumple una función protectora, protegiendo el exterior de aluminio de grabados y raspaduras no deseados. Se presenta en dos tipos: alrededor de 250 grados y menos de 120 grados (resistente a altas temperaturas).
Proceso de fabricación de PCB de aluminio: una guía paso a paso
Paso 1: Diseño e Ingeniería
Los ingenieros utilizan software CAD para crear diseños de PCB que luego se convierten en Archivos Gerber que contienen especificaciones completas del circuito.
Paso 2: Selección del material base
Elija aleaciones de aluminio apropiadas como 5052, 6061 o 7075 y limpie muy bien la superficie de la PCB para eliminar la suciedad y el aceite y así aumentar la unión.
Paso 3: Aplicación de la capa dieléctrica
Luego cubrimos la superficie de aluminio con una capa de aproximadamente 50 – 200 micrómetros de espesor, la capa es térmicamente conductora, pero eléctricamente aislante.
Paso 4: Laminación de lámina de cobre
Una lámina de cobre de alta calidad se adhiere a la capa dieléctrica a 150-180 °C bajo presión controlada.
Paso 5: Imagen y grabado
La capa de cobre sufre fotorresistencia recubrimiento, exposición a rayos UV y grabado químico para crear el patrón del circuito.
Paso 6: Protección de la superficie
Luego los circuitos se protegen con una máscara de soldadura protectora y los componentes se marcan con una serigrafía.
Paso 7: Procesamiento mecánico
El tablero de aluminio se somete a perforaciones de precisión, enchapado de orificios y separación de paneles en unidades individuales.
Paso 8: Pruebas de calidad
Todas las placas se prueban mediante sistemas de inspección operados automáticamente para verificar la continuidad eléctrica, la resistencia térmica y la precisión dimensional.
Dificultades en la fabricación de PCB de aluminio
El proceso de fabricación de las PCB de aluminio es prácticamente el mismo. Aquí analizaremos los principales procesos de fabricación, sus problemas y sus soluciones.
1: Grabado en cobre
La lámina de cobre utilizada en las PCB de aluminio es moderadamente más gruesa. Sin embargo, si la lámina de cobre supera las 3 oz, el grabado requiere un ajuste de ancho. Si no se ajusta a las necesidades del diseño, el ancho de la pista quedará fuera de tolerancia después del grabado. Por ello, la compensación del ancho de la pista debe diseñarse con precisión. Los factores de grabado deben controlarse durante el proceso de fabricación.
2: Impresión de máscara de soldadura
Debido al grosor de la lámina de cobre, la impresión de la máscara de soldadura en PCB de aluminio presenta dificultades. Esto se debe a que, si el cobre de la pista es demasiado grueso, la imagen grabada tendrá una gran diferencia entre la placa base y la superficie de la pista, lo que dificultará la impresión de la máscara de soldadura. Por lo tanto, se recomienda utilizar la impresión de máscara de soldadura en dos pasos. El aceite de máscara de soldadura utilizado debe ser de buena calidad y, en algunos casos, primero se aplica la resina y luego la máscara de soldadura.
3: Fabricación mecánica:
El proceso de fabricación mecánica implica moldeo, taladrado mecánico y rayado en V, etc., que se deja en la vía interna. Esto tiende a reducir la resistencia eléctrica. Por lo tanto, se recomienda utilizar fresas profesionales y eléctricas para la fabricación de productos en serie. Los parámetros de taladrado deben ajustarse para evitar la generación de rebabas. Esto mejorará la fabricación mecánica.
Beneficios de las placas de circuito impreso a base de aluminio
Las PCB con núcleo metálico tienen un conjunto único de ventajas en comparación con otros materiales base.
- Amigable con el medio ambiente
El aluminio es un metal reciclable y no tóxico. Desde el productor hasta el comprador final, el uso de aluminio en PCB contribuye a un planeta saludable.
- Mejor transferencia de calor.
Las altas temperaturas son la causa de graves daños a los componentes electrónicos. El aluminio conduce y transfiere el calor lejos de las piezas peligrosas para minimizar los daños a la placa de circuito impreso.
- Muy durable
El aluminio es más resistente y duradero que materiales básicos como la fibra de vidrio y la cerámica. Su excelente fabricación reduce las roturas accidentales que pueden ocurrir durante el proceso de fabricación, la manipulación y el uso diario.
- Ligeros.
El aluminio es muy ligero, lo que aporta durabilidad y resistencia a las PCB sin añadir peso.
Rendimiento de las PCB de aluminio
Estabilidad dimensional
Las PCB de aluminio presentan estabilidad dimensional y un tamaño constante. Por ejemplo, al calentarlas entre 30 y 140 grados, sus dimensiones solo variaron entre un 2.5 % y un 3.0 %.
Disipación térmica
La disipación térmica de las PCB de aluminio es bastante buena en comparación con las PCB FR4 convencionales. Por ejemplo, una PCB FR4 de 1.5 mm de grosor tendrá una resistencia térmica de 20-22 grados por vatio, mientras que una PCB de aluminio de 1.5 mm de grosor tendrá una resistencia térmica de aproximadamente 1-2 grados por vatio.
Expansión térmica
Cada sustancia tiene su propio coeficiente de expansión térmica. El CTE del cobre (18 ppm/C) y del aluminio (22 ppm/C) es bastante similar. Dado que las PCB de aluminio destacan por su excelente disipación térmica, no presentan problemas significativos de contracción o expansión. Son muy duraderas, fiables y tienen un rendimiento excepcional.
Aplicaciones de PCB de aluminio
A continuación se muestra una lista de aplicaciones comunes de PCB con núcleo de aluminio:
• Médico: Iluminación de quirófano, Herramientas de iluminación quirúrgica, Tecnología de escaneo de alta potencia. y convertidores de potencia.
• Consumidor:Alumbrado público, Iluminación de control de tráfico, Iluminación interior de edificios, Iluminación de jardines y Equipo para acampar.
• Módulos de potencia: Incluye relés de estado sólido, convertidores, puentes y rectificadores de potencia.
• Telecomunicaciones:Incluye amplificadores de alta frecuencia y dispositivos de filtrado.
• Fuente de alimentación: Como reguladores de conmutación y convertidores CC/CA.
• Automoción:Incluidos los controladores de potencia. Iluminación y reguladores electrónicos.
• Ordenadores:Como placas de CPU, unidades de disquete y dispositivos de alimentación.
• Dispositivos de audio:como amplificadores de entrada y salida y amplificadores de potencia+Automatización de oficinas, como motores y variadores eléctricos.
Tecnología MOKO: un fabricante confiable de PCB de aluminio
MOKO Technology es un fabricante confiable e innovador especializado en PCB de aluminio de alta calidad. Con años de experiencia y tecnología de vanguardia, nos esforzamos constantemente por ofrecer a nuestros clientes PCB duraderos, eficientes y fabricados con precisión, que cumplen con las especificaciones más exigentes. Nuestros PCB con núcleo de aluminio están diseñados para mejorar la disipación térmica, optimizar el rendimiento y prolongar la vida útil de los dispositivos electrónicos. Sea cual sea su industria: LED, convertidores de potencia, automotriz o RF, le ofrecemos una solución a la medida de sus necesidades. ¡No espere! obtener una cotización ahora!
