Aluminium printplaten zijn een van de populairste printplaten met een metalen kern en zijn te vinden in veelzijdige toepassingen. Ze hebben een metalen basis en een koperen bekleding die zorgt voor uitstekende thermische geleidbaarheid en elektrische isolatie. In deze blog bespreken we dit cruciale type printplaat in detail, inclusief de structuur, het productieproces en de toepassingen. Lees verder voor meer informatie.
Wat is een aluminium-PCB?
Een aluminium printplaat, ook wel een aluminium basisprintplaat, aluminium beklede printplaat of IMS (Insulated Metal Substrate) printplaat genoemd. Het is een type printplaat dat een aluminium basislaag gebruikt in plaats van het traditionele FR4-glasvezelmateriaal. Het heeft meestal een dik aluminium substraat met daaroverheen een thermisch geleidende maar elektrisch isolerende diëlektrische laag, waarop een koperen laag is aangebracht voor de circuitsporen. De unieke constructie van aluminium printplaten zorgt voor een zeer effectieve warmteafvoer en is daarom perfect voor toepassingen met een hoog vermogen en andere soorten printplaten die veel warmte genereren, zoals ledverlichting, voedingen en auto-elektronica.
Structuur van aluminium pcBs
Aluminium PCB's lijken eigenlijk behoorlijk op FR4-printplatenDe basisstructuur van aluminium printplaten bestaat uit vier lagen. Deze bestaat uit een diëlektrische laag, koperfolie, een aluminium basislaag en een aluminium basismembraan.
• Koperfolie laag
De gebruikte koperlaag is relatief dikker dan bij normale CCL's (1oz tot 10oz). Een dikkere koperlaag betekent een grotere stroomdoorvoercapaciteit.
• Diëlektrische laag
De diëlektrische laag is een thermisch geleidende laag met een dikte van ongeveer 50 tot 200 micrometer. Deze laag heeft een lage thermische weerstand en is geschikt voor de toepassing.
• Aluminium basis
Deze derde laag is de aluminium basis, die bestaat uit aluminiumsubstraat. Deze laag heeft een hoge thermische geleidbaarheid.
• Aluminium basismembraanlaag
Het aluminium basismembraan is selectief. Het speelt een verdedigende rol door de aluminium buitenkant te beschermen tegen ongewenste etsing en schrapen. Er zijn twee soorten membraan: rond de 250 graden of lager dan 120 graden (anti-hoge temperatuur).
Aluminium PCB-productieproces: een stapsgewijze handleiding
Stap 1: Ontwerp en engineering
CAD-software wordt door ingenieurs gebruikt om PCB-layouts te maken die vervolgens worden omgezet in Gerber-bestanden die volledige circuitspecificaties bevatten.
Stap 2: Selectie van basismateriaal
Kies een geschikte aluminiumlegering, zoals 5052, 6061 of 7075, en reinig het oppervlak van de printplaat heel goed om vuil en olie te verwijderen en zo de hechting te verbeteren.
Stap 3: Aanbrengen van diëlektrische laag
Vervolgens bedekken we het aluminiumoppervlak met een laag van ongeveer 50 – 200 micrometer dik. Deze laag is thermisch geleidend, maar elektrisch isolerend.
Stap 4: Koperfolie lamineren
Hoogwaardige koperfolie wordt bij 150-180°C onder gecontroleerde druk aan de diëlektrische laag bevestigd.
Stap 5: Beeldvorming en etsen
De koperlaag ondergaat fotoresist coating, UV-belichting en chemisch etsen om het circuitpatroon te creëren.
Stap 6: Oppervlaktebescherming
Vervolgens worden de schakelingen beschermd met een beschermend soldeermasker en worden de componenten gemarkeerd met een zeefdruk.
Stap 7: Mechanische verwerking
Het aluminium bord wordt nauwkeurig geboord, voorzien van gaten en vervolgens worden de panelen in afzonderlijke eenheden gescheiden.
Stap 8: Kwaliteitstesten
Alle borden worden door automatisch bediende inspectiesystemen getest op elektrische continuïteit, thermische weerstand en maatnauwkeurigheid.
Moeilijkheden bij de productie van aluminium PCB's
Het productieproces voor vrijwel volledig aluminium printplaten is in principe hetzelfde. Hier bespreken we de belangrijkste productieprocessen, de problemen en de oplossingen daarvoor.
1: Koper etsen
De koperfolie die in aluminium printplaten wordt gebruikt, is iets dikker. Als de koperfolie echter dikker is dan 3 gram, vereist het etsen een breedte-instelling. Als dit niet overeenkomt met de eisen van het ontwerp, zal de spoorbreedte na het etsen buiten de tolerantie vallen. Daarom moet de spoorbreedtecompensatie nauwkeurig worden ontworpen. De etsfactoren moeten tijdens het productieproces worden gecontroleerd.
2: Soldeermasker printen
Vanwege de dikke koperfolie is het lastig om een soldeermasker te printen op aluminium PCB's. Dit komt doordat: als de kopersporen te dik zijn, het geëtste beeld een groot verschil zal vertonen tussen de basisplaat en het spooroppervlak, en het printen van een soldeermasker lastig zal zijn. Daarom verdient het de voorkeur om een dubbel soldeermasker te gebruiken. De gebruikte soldeermaskerolie moet van goede kwaliteit zijn en in sommige gevallen wordt eerst de hars gevuld en vervolgens het soldeermasker.
3: Mechanische productie:
Het mechanische productieproces omvat gieten, mechanisch boren en V-groeven, enz. Dit wordt op de interne via gelaten. Dit heeft de neiging de elektrische sterkte te verminderen. Daarom moeten professionele en elektrische freesmachines worden gebruikt voor de productie van kleine aantallen. De boorparameters moeten worden aangepast om braamvorming te voorkomen. Dit zal uw mechanische productie ten goede komen.
Voordelen van aluminium-gebaseerde printplaten
Metalen kern-PCB's hebben een aantal unieke voordelen vergeleken met andere basismaterialen.
- Vriendelijk voor het milieu
Aluminium is een recyclebaar, niet-giftig metaal. Van producent tot eindafnemer draagt het gebruik van aluminium in PCB's bij aan een gezonde planeet.
- Betere warmteoverdracht
Hoge temperaturen veroorzaken zware schade aan elektronica. Aluminium geleidt en transporteert warmte weg van gevaarlijke onderdelen om schade aan de printplaat te minimaliseren.
- Zeer duurzaam
Aluminium is sterker en duurzamer dan basismaterialen zoals glasvezel en keramiek. Het is zeer degelijk gemaakt en vermindert de kans op onbedoelde breuken die kunnen optreden tijdens het productieproces, de verwerking en het dagelijks gebruik.
- Lichtgewicht
Het aluminium zelf is zeer licht. Het voegt duurzaamheid en sterkte toe aan PCB's zonder extra gewicht toe te voegen.
Prestaties van aluminium-printplaten
Dimensiestabiliteit
Aluminium PCB's vertonen maatvastheid en een constante grootte. Bij verhitting van 30-140 graden bijvoorbeeld, vertoonden hun afmetingen slechts een verandering van 2.5% tot 3.0%.
Thermische dissipatie
De thermische dissipatie van aluminium PCB's is vrij goed vergeleken met die van gewone FR4 PCB's. Een FR4 PCB van 1.5 mm dik heeft bijvoorbeeld een thermische weerstand van 20-22 graden per watt, terwijl een aluminium PCB van 1.5 mm dik een thermische weerstand heeft van ongeveer 1-2 graden per watt.
Thermische expansie
Elke stof heeft zijn eigen thermische uitzettingscoëfficiënt. De thermische uitzettingscoëfficiënt van koper (18 ppm/C) en aluminium (22 ppm/C) ligt vrij dicht bij elkaar. Omdat aluminium PCB's uitblinken in thermische dissipatie, ondervinden ze geen significante krimp- of uitzettingsproblemen. Ze zijn zeer duurzaam, betrouwbaar en presteren uitzonderlijk goed.
Aluminium PCB-toepassingen:
Hier is een lijst met veelvoorkomende toepassingen van PCB's met aluminium kern:
• Medisch: Verlichting in operatiekamers, chirurgische verlichtingsinstrumenten, krachtige scantechnologie. en vermogenomvormers.
• Klant: Straatverlichting, Verkeersregelverlichting, Binnenverlichting van gebouwen, Tuinverlichting en Kampeeruitrusting.
• Vermogensmodules: Inclusief solid-state relais, omvormers, bruggen en vermogensgelijkrichters.
• Telecommunicatie: Inclusief hoogfrequentversterkers en filterapparatuur.
• Stroomvoorziening: Zoals schakelregelaars en DC/AC-omvormers.
• Automotive: Inclusief vermogensregelaars. verlichting en elektronische regelaars.
• Computers: Zoals CPU-borden, floppy drives en voedingen.
• Audioapparaten:zoals ingangs- en uitgangsversterkers en vermogensversterkers+Kantoorautomatisering, zoals elektromotoren en aandrijvingen.
MOKO Technology: een betrouwbare fabrikant van aluminium PCB's
MOKO Technology is een vertrouwde en innovatieve fabrikant, gespecialiseerd in hoogwaardige aluminium printplaten. Met jarenlange ervaring en de nieuwste technologie streven we ernaar om onze klanten continu duurzame, efficiënte en nauwkeurig vervaardigde printplaten te bieden die voldoen aan de meest veeleisende specificaties. Onze printplaten met aluminium kern zijn ontworpen om de warmteafvoer te verbeteren, de prestaties te verbeteren en de levensduur van elektronische apparaten te verlengen. In welke branche u ook actief bent: LED, stroomomvormers, automotive of RF, wij bieden u een oplossing op maat. Wacht niet langer! vraag nu een offerte aan!
