PCBs de alumínio são um dos PCBs com núcleo metálico mais populares, podendo ser encontrados em aplicações versáteis. Possuem base metálica e laminados revestidos de cobre que oferecem excelente condutividade térmica e isolamento elétrico. Neste blog, discutiremos esse tipo crítico de PCB em detalhes, incluindo sua estrutura, processo de fabricação e aplicações. Continue lendo para saber mais.
O que é uma PCB de alumínio?
Uma placa de circuito impresso de alumínio, também conhecida como placa de circuito impresso com base de alumínio, placa de circuito revestido de alumínio ou placa de circuito impresso IMS (substrato metálico isolado). É um tipo de placa de circuito impresso que utiliza uma camada de base de alumínio em vez do tradicional material de fibra de vidro FR4. Geralmente, possui um substrato de alumínio espesso, sobre o qual se encontra uma camada dielétrica termicamente condutora, mas eletricamente isolante, sobre a qual se encontra uma camada de cobre usada para os circuitos. A construção exclusiva das placas de circuito de alumínio permite que sejam muito eficazes na dissipação de calor e, portanto, são perfeitas para aplicações de alta potência e outros tipos de placas que geram muito calor, como sistemas de iluminação LED, fontes de alimentação e eletrônicos automotivos.
Estrutura do PC de alumínioBs
Os PCBs de alumínio são na verdade bastante semelhantes a PCB FR4A estrutura básica dos PCBs de alumínio é composta por quatro camadas. Ela consiste em uma camada dielétrica, uma folha de cobre, uma camada base de alumínio e uma membrana base de alumínio.
• Camada de folha de cobre
A camada de cobre utilizada é relativamente mais espessa do que a dos CCLs comuns (1g a 10g). Uma camada mais espessa de cobre significa maior capacidade de condução de corrente.
• Camada dielétrica
A camada dielétrica é termicamente condutora e tem cerca de 50 micrômetros a 200 micrômetros de espessura. Possui baixa resistência térmica e é adequada para sua aplicação.
• Base de alumínio
A terceira camada é a base de alumínio, composta por substrato de alumínio. Ela possui alta condutividade térmica.
• Camada de membrana de base de alumínio
A membrana de base de alumínio é seletiva. Ela desempenha um papel defensivo, mantendo o exterior de alumínio protegido contra corrosão e arranhões indesejados. Ela é de dois tipos: em torno de 250 graus ou abaixo de 120 graus (anti-altas temperaturas).
Processo de fabricação de PCB de alumínio: um guia passo a passo
Etapa 1: Design e Engenharia
O software CAD é usado por engenheiros para criar layouts de PCB que são então transformados em Arquivos Gerber que contêm especificações completas do circuito.
Etapa 2: Seleção do material base
Escolha ligas de alumínio apropriadas, como 5052, 6061 ou 7075, e limpe bem a superfície do PCB para eliminar a sujeira e o óleo, a fim de aumentar a ligação.
Etapa 3: Aplicação da camada dielétrica
Em seguida, cobrimos a superfície de alumínio com uma camada de cerca de 50 a 200 micrômetros de espessura, a camada é termicamente condutora, mas eletricamente isolante.
Etapa 4: Laminação de folha de cobre
Uma folha de cobre de alta qualidade é colada à camada dielétrica a 150-180°C sob pressão controlada.
Etapa 5: Imagem e Gravação
A camada de cobre sofre fotorresistente revestimento, exposição UV e corrosão química para criar o padrão do circuito.
Etapa 6: Proteção da superfície
Os circuitos são então protegidos com uma máscara de solda protetora e os componentes são marcados com uma impressão serigráfica.
Etapa 7: Processamento Mecânico
A placa de alumínio passa por perfuração de precisão, revestimento de furos e separação do painel em unidades individuais.
Etapa 8: Teste de qualidade
Todas as placas são testadas por sistemas de inspeção operados automaticamente para continuidade elétrica, resistência térmica e precisão dimensional.
Dificuldades de fabricação de PCBs de alumínio
O processo de fabricação de PCBs quase totalmente de alumínio é basicamente o mesmo. Aqui, discutiremos os principais processos de fabricação, os problemas e suas soluções.
1: Gravura em cobre
A folha de cobre usada em PCBs de alumínio é moderadamente mais espessa. No entanto, se a folha de cobre tiver mais de 3 oz (XNUMX g), a gravação exigirá um ajuste de largura. Se não estiver de acordo com a demanda do projeto, a largura do traço ficará fora da tolerância após a gravação. É por isso que a compensação da largura do traço deve ser projetada com precisão. Os fatores de gravação precisam ser controlados durante o processo de fabricação.
2: Impressão de máscara de solda
Devido à espessura da folha de cobre, há dificuldade na impressão com máscara de solda em PCBs de alumínio. Isso ocorre porque, se o traço de cobre for muito espesso, a imagem gravada terá uma grande diferença entre a placa de base e a superfície do traço, dificultando a impressão com máscara de solda. Portanto, a impressão com máscara de solda dupla é preferencialmente utilizada. O óleo para máscara de solda utilizado deve ser de boa qualidade e, em alguns casos, o enchimento com resina é feito primeiro e, em seguida, a máscara de solda.
3: Fabricação Mecânica:
O processo de fabricação mecânica envolve moldagem, furação mecânica, vincagem em V, etc., que é deixada na via interna. Isso tende a diminuir a rigidez dielétrica. Portanto, fresas profissionais e fresas elétricas devem ser utilizadas para a fabricação de produtos em pequena escala. Os parâmetros de furação devem ser ajustados para evitar a geração de rebarbas. Isso ajudará na sua fabricação mecânica.
Benefícios das placas de circuito impresso à base de alumínio
PCBs com núcleo metálico têm um conjunto exclusivo de vantagens em comparação a outros materiais básicos.
- Amigável ao meio ambiente
O alumínio é um metal reciclável e atóxico. Do produtor ao comprador final, o uso de alumínio em PCBs contribui para um planeta mais saudável.
- Melhor transferência de calor
Altas temperaturas são a causa de danos graves em componentes eletrônicos. O alumínio conduz e transfere calor para longe de peças perigosas, minimizando os danos à placa de circuito impresso.
- Muito durável
O alumínio é mais resistente e durável do que materiais básicos como fibra de vidro e cerâmica. É muito bem feito e reduz quebras acidentais que podem ocorrer durante o processo de fabricação, manuseio e uso diário.
- Leve
O alumínio em si é muito leve, o que adiciona durabilidade e resistência às placas de circuito impresso sem adicionar peso adicional.
Desempenho de PCBs de alumínio
estabilidade dimensional
PCBs de alumínio apresentam estabilidade dimensional e tamanho constante. Por exemplo, quando aquecidos de 30 a 140 graus, suas dimensões mudam apenas de 2.5% a 3.0%.
Dissipação Térmica
O desempenho de dissipação térmica dos PCBs de alumínio é bastante bom em comparação com os PCBs FR4 comuns. Por exemplo, um PCB FR4 com 1.5 mm de espessura terá uma resistência térmica de 20 a 22 graus por watt, enquanto um PCB de alumínio com 1.5 mm de espessura terá uma resistência térmica de aproximadamente 1 a 2 graus por watt.
Expansão térmica
Cada substância tem seu próprio coeficiente de expansão térmica. O CTE do cobre (18 ppm/C) e do alumínio (22 ppm/C) é bastante próximo. Como as PCBs de alumínio se destacam na dissipação térmica, elas não apresentam problemas significativos de contração ou expansão. São altamente duráveis, confiáveis e apresentam um desempenho excepcionalmente bom.
Aplicações de PCB de alumínio
Aqui está uma lista de aplicações comuns de PCB com núcleo de alumínio:
• Médico: Iluminação de sala de cirurgia, Ferramentas de iluminação cirúrgica, Tecnologia de digitalização de alta potência. e conversores de energia.
• Consumidor: Iluminação pública, Iluminação de controle de tráfego, Iluminação interna de edifícios, Iluminação paisagística e Equipamentos de camping.
• Módulos de potência: Incluindo relés de estado sólido, conversores, pontes e retificadores de potência.
• telecomunicações: Incluindo amplificadores de alta frequência e aparelhos de filtragem.
• Fonte de energia: Como reguladores de comutação e conversores CC/CA.
• Automotive: Incluindo controladores de energia. iluminação e reguladores eletrônicos.
• Computadores: Como placas de CPU, unidades de disquete e dispositivos de energia.
• Dispositivos de áudio: como amplificadores de entrada e saída e amplificadores de potência + automação de escritório, como motores e acionamentos elétricos.
Tecnologia MOKO: Um fabricante confiável de PCB de alumínio
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