アルミPCBは、金属コアPCBの中でも最も人気のある素材の一つで、様々な用途に使用されています。金属ベースと銅張積層板で構成されており、優れた熱伝導性と電気絶縁性を備えています。このブログでは、この重要なPCBの種類について、構造、製造プロセス、用途などを含めて詳しく説明します。ぜひ読み進めて、さらに詳しくご覧ください。
アルミニウム PCB とは何ですか?
アルミニウムPCBは、アルミニウムベースPCB、アルミニウムクラッドPCB、またはIMS（絶縁金属基板）PCBとも呼ばれます。従来のFR4グラスファイバー材の代わりにアルミニウムベース層を使用したプリント回路基板の一種です。通常は厚いアルミニウム基板の上に、熱伝導性と電気絶縁性を備えた誘電体層が積層され、その上に回路トレース用の銅層が配置されています。アルミニウム回路基板の独自の構造により、非常に高い放熱性を実現しており、LED照明システム、電源、車載電子機器など、高出力アプリケーションや大量の熱を発生するその他のタイプの基板に最適です。
アルミニウムPCの構造Bs
アルミニウムPCBは実際には FR4 PCBアルミニウムPCBの基本構造は4層構造で、誘電体層、銅箔、アルミニウムベース層、アルミニウムベースメンブレンから構成されます。
• 銅箔層
使用される銅層は、通常のCCL（1オンス～10オンス）よりも比較的厚くなっています。銅層が厚いほど、電流容量が大きくなります。
• 誘電体層
誘電体層は熱伝導性があり、厚さは約50マイクロメートルから200マイクロメートルです。熱抵抗が低く、用途に適しています。
• アルミニウムベース
この3層目はアルミニウム基板で構成されたアルミニウムベースで、高い熱伝導性を備えています。
• アルミニウムベース膜層
アルミニウムベースの膜は選択性があり、アルミニウムの外装を不要なエッチングや削り取りから保護する防御的な役割を果たします。250度前後と120度未満（耐高温）のXNUMX種類があります。
アルミニウムPCBの製造プロセス：ステップバイステップガイド
ステップ 1: 設計とエンジニアリング
CADソフトウェアはエンジニアがPCBレイアウトを作成するために使用され、その後、 ガーバーファイル 完全な回路仕様が含まれています。
ステップ2：ベース材料の選択
5052、6061、7075 などの適切なアルミニウム合金を選択し、PCB 表面を非常にきれいに洗浄して汚れや油を除去し、接着力を高めます。
ステップ3：誘電体層の適用
次に、アルミニウムの表面を厚さ約 50 ～ 200 マイクロメートルの層で覆います。この層は熱伝導性がありますが、電気は絶縁性です。
ステップ4：銅箔の積層
高品質の銅箔を、制御された圧力下で 150 ～ 180°C で誘電体層に接着します。
ステップ5：イメージングとエッチング
銅層は フォトレジスト コーティング、紫外線照射、化学エッチングにより回路パターンを作成します。
ステップ6：表面保護
次に、回路は保護用はんだマスクで保護され、コンポーネントはシルクスクリーン印刷でマークされます。
ステップ7：機械加工
アルミ板に精密な穴あけ加工、穴メッキ、パネル分割を施し個々のユニットに仕上げます。
ステップ8: 品質テスト
すべてのボードは、電気的導通、熱抵抗、寸法精度について自動操作検査システムによってテストされます。
アルミニウムPCBの製造上の難しさ
ほぼすべてのアルミニウム製PCBの製造プロセスは基本的に同じです。ここでは、主な製造プロセス、問題点、そしてその解決策について説明します。
1：銅エッチング
アルミPCBに使用される銅箔は、比較的厚くなっています。しかし、銅箔の厚さが3オンスを超える場合、エッチング時に幅調整が必要になります。設計要件を満たしていないと、エッチング後の配線幅が許容範囲外になります。そのため、配線幅の補正は正確に設計する必要があります。エッチング要因は製造工程中に管理する必要があります。
2: はんだマスク印刷
銅箔が厚いため、アルミ基板へのソルダーレジスト印刷は困難です。これは、銅箔が厚すぎると、基板と配線面のエッチング画像に大きな差が生じ、ソルダーレジスト印刷が非常に困難になるためです。そのため、ソルダーレジスト印刷は2回に分けて行うのが望ましいです。使用するソルダーレジストオイルは良質のものを使用し、場合によっては樹脂充填後にソルダーレジストを塗布します。
3: 機械製造:
機械製造工程には、成形、機械加工、V字型スコアリングなどが含まれます。これらの工程は内部ビアに残り、電気強度を低下させる傾向があります。そのため、少量生産の製品には、プロ仕様のフライスカッターや電動フライスカッターを使用する必要があります。バリの発生を防ぐため、ドリル加工パラメータを調整する必要があります。これは、機械製造工程の改善に役立ちます。
アルミニウムベースのプリント基板の利点
メタルコア PCB には、他のベース材料に比べて独自の利点がいくつかあります。
- 環境にやさしい
アルミニウムはリサイクル可能な無毒の金属です。生産者から最終購入者に至るまで、PCBにアルミニウムを使用することで、健全な地球環境の維持に貢献します。
- 優れた熱伝達
高温は電子機器に深刻な損傷を与える原因となります。アルミニウムは熱を伝導・伝達し、危険な部品から逃がすことで、プリント基板への損傷を最小限に抑えます。
- 非常に耐久性があります
アルミニウムは、グラスファイバーやセラミックなどのベース素材よりも強靭で耐久性に優れています。非常に丁寧に作られているため、製造工程、取り扱い、日常使用中に起こりうる偶発的な破損を軽減します。
- 軽量
アルミニウム素材自体は非常に軽量です。PCBの重量を増やすことなく、耐久性と強度を高めます。
アルミニウムPCBの性能
寸法安定性
アルミニウムPCBは寸法安定性と安定したサイズを示します。例えば、30～140℃に加熱しても、寸法の変化はわずか2.5～3.0%です。
熱放散
アルミPCBの放熱性能は、一般的なFR4 PCBと比較して非常に優れています。例えば、厚さ4mmのFR1.5 PCBの熱抵抗は20ワットあたり22～1.5度ですが、厚さ1mmのアルミPCBの熱抵抗は2ワットあたり約XNUMX～XNUMX度です。
熱膨張
すべての物質には独自の熱膨張係数があります。銅（18ppm/℃）とアルミニウム（22ppm/℃）の熱膨張係数は比較的近い値です。アルミニウムPCBは放熱性に優れているため、大きな収縮や膨張の問題は発生しません。耐久性と信頼性が高く、非常に優れた性能を発揮します。
アルミニウムPCBアプリケーション
一般的なアルミニウム コア PCB アプリケーションの一覧は次のとおりです。
• 医学： 手術室照明、外科用照明ツール、高出力スキャン技術。 および電力コンバータ。
•消費者: 街路照明、交通管制照明、建物内部の照明、景観照明、キャンプ用品。
• パワーモジュール: ソリッドステートリレー、コンバータ、ブリッジ、電力整流器などが含まれます。
•テレコミュニケーション: 高周波増幅器およびフィルタリング機器を含む。
• 電源: スイッチングレギュレータや DC/AC コンバータなど。
•オートモーティブ: 電源コントローラを含みます。 照明、電子レギュレータなど。
• コンピュータ: CPU ボード、フロッピー ドライブ、電源デバイスなど。
• オーディオデバイス: 入力および出力アンプ、パワーアンプなど+電気モーターおよびドライブなどのオフィスオートメーション。
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