鋁基板介紹
鋁基板 是一種印刷電路板，包含一層薄薄的導電電絕緣材料. 它們也被稱為鋁基, 鋁包, IM小號 (絕緣金屬基板), 印刷電路板 (金屬包覆印刷電路板), 導熱 PCB, 等等. 鋁製 PCB 於 1970 年代開發, 不久之後他們的需求急劇增加. 第一個應用是它們在放大混合電路中的使用. 現在, 它們的使用規模要大得多，了解鋁 PCB 及其在社區中的重要性對我們來說很重要.
每一塊柔性不彎曲的印刷電路板 (印刷電路板) 設計不一樣. 它是定制的，以滿足董事會的目的. PCB基材也是如此, 玻璃纖維是一種流行的基材, 但鋁基 PCB 在許多應用中也非常有效. 鋁製 PCB 由覆銅箔層壓板組成，可提供高性能, 金屬基, 包括出色的電絕緣性和導熱性.
規格和公差
| 外層痕跡 / 空間 | .003” / .004” | |
| 內層痕跡 / 空間 | .003” / .004” | |
| 最小鑽孔 | .0059” | |
| 標準鑽孔 | .010” | |
| 鑽頭縱橫比 | 15:1 | |
| 最小焊盤尺寸 | .008” | |
| 到邊的最小特徵 | .010” | |
| 最小磁芯厚度 | .002” | |
| 控制深度鑽井 | 是的 | |
| 順序層壓 | 是的 |
鋁基板是如何製造的?
鋁製印刷電路板由銅箔電路層覆蓋的金屬基密封組成. 它們由鎂合金的合金板製成, 鋁和矽 (鋁鎂矽). 鋁 PCB 具有良好的熱潛力, 電絕緣, 和高加工性能, 它們在許多重要方面與其他 PCB 不同.
基層
該底座由鋁合金基板組成. 鋁的使用使這種類型的 PCB 成為本文後面將討論的通孔技術的絕佳選擇.
隔熱層
這是 PCB 的一個至關重要的模塊. 它包含具有優異耐熱性的陶瓷聚合物, 粘彈性和保護 PCB 免受機械和熱應力.
電路層
這層包含了本文前面提到的銅箔. 大多, PCB製造商使用的銅箔從一盎司到十盎司不等.
當電流流過電路時，絕緣的介電層會吸收熱量. 這將它轉移到鋁層, 熱量分散的地方.
實現最高的光輸出可能會導致熱量放大. 具有改進熱阻的 PCB 可延長成品的使用壽命. 熟練的製造商將為您提供散熱, 卓越的保護和部件可靠性.
印刷電路板的演變
PCB 與 1850 年代引入的電氣連接系統有關, 其中金屬條或棒連接安裝在木底座上的大型電氣元件. 隨著時間的推移, 連接到螺絲端子的電線取代了代替木質底座的金屬條和金屬底盤.
雖然這些絕對是重要的技術進步, 系統太大，無法滿足日益增長的對更小, 更緊湊的設計需要使用電路板的副產品.
這種需求激發了美國的 Charles Ducas 開發一種帶有導電墨水的模板，可以直接在絕緣表面上“打印”電氣路徑. 他提交了該工藝的專利 1925, 催生了“印刷線路”和“印刷電路”這兩個詞。
1943 看到了蝕刻導電圖案的方法的開發和專利 (電路) 在一層銅箔上, 它被融合到用玻璃加固的非導電基材上. 技術, 由英國的 Paul Eisler 開發, 隨著商業用途晶體管的出現，它在 1950 年代廣受歡迎. 直到那個時候, 真空管和其他組件非常大，只需要傳統的安裝和接線方法.
晶體管改變了一切, 然而 – 組件的尺寸顯著縮小, 製造商希望通過改用 PCB 來減小其電子封裝的整體尺寸.
通孔技術的介紹及其在 多層電路板 在 1960 年代導致組件密度增加和電氣路徑緊密排列，並開啟了一個新時代 PCB設計. 在 1970 年代, 集成電路芯片成為印刷電路板設計的基礎
鋁PC結構學士
鋁PCB實際上非常類似於 FR4 PCB. 鋁基板的基本結構是四層. 它由介電層組成, 銅箔, 鋁基層, 和鋁基膜.
• 銅箔層
使用的銅層比普通覆銅板厚 (1盎司到 10 盎司). 更厚的銅層意味著更大的載流能力.
• 介電層
介電層是導熱層，厚度約為 50 微米至 200 微米. 它具有低熱阻，適合其應用.
• 鋁製底座
這第三層是鋁基板，由鋁基板組成. 它具有高導熱性. 鋁基膜層
鋁基膜具有選擇性. 它通過保護鋁製外部免受不必要的蝕刻和刮擦而起到防禦作用. 它有兩種類型，即. 大約 250 度或低於 120 度數 (抗高溫)
鋁基板的類型
LED和電源轉換器公司是迄今為止鋁PCB的最大用戶. 然而, 無線電頻率 (射頻) 和汽車公司也使用這種類型的印刷電路板. 單層結構更常見，因為它很簡單, 但還有其他配置提供.
柔性鋁 PCB
柔性電介質是絕緣金屬基板的新發展 (IM小號) 材料. 這些材料以陶瓷填料和聚酰亞胺樹脂為特色，提供更好的電絕緣性, 導熱係數, 和靈活性. 與柔性鋁材一起使用時 (如 5754), PCB 可以傾斜和成型，以消除昂貴的物品，如電纜, 固定裝置, 和連接器. 雖然材料很靈活，但旨在彎曲並永遠保持原位. 它們不適用於需要材料經常彎曲的應用.
雜交種 鋁基板
使用混合鋁 PCB, 非熱材料被管理並熱熔合到鋁基材上. 一般, 採用直板FR-4製成的兩層或四層電路板. 用熱電介質將這一層熔合到鋁基上可以溶解熱量, 充當隔熱罩並增加靈活性. 混合鋁 PCB 的其他優點包括:
• 與標準 FR-4 產品相比具有更好的熱性能
• 與由所有導熱材料製成的 PCB 相比，結構更便宜.
• 消除相關的組裝步驟和昂貴的散熱器.
• 非常有用，可用於 RF 應用, 丟失的特徵可以通過 PTFE 表面層來增強
• 與標準 FR-4 產品相比，具有更好的熱性能
通孔鋁基板
在高度複雜的結構中, 單層鋁可以形成多面熱結構的中心核心. 在通孔PCB中, 在層壓過程之前，鋁預先鑽孔，孔用電介質回填. 下一個, 熱材料 (或子組件) 用熱粘合材料層壓在鋁的兩面. 層壓後, 該組件以類似於多層 PCB 的方式進行鑽孔, 然後將電鍍通孔穿過鋁中的間隙以提供電絕緣.
鋁基板的製造難點
幾乎全鋁PCB的製造工藝基本相同. 在這裡我們將討論主要的製造過程, 問題及其解決方案.
1: 銅蝕刻
鋁基板使用的銅箔厚度適中. 但是，如果銅箔超過 3 盎司, 蝕刻需要寬度沉降. 如果不是按照設計要求, 蝕刻後的走線寬度將超出公差. 這就是為什麼要精確設計走線寬度補償的原因. 製造過程中需要控制蝕刻因素.
2: 阻焊印刷
由於銅箔厚, 鋁PCB的阻焊印刷存在困難. 這是因為; 如果走線銅太厚，那麼蝕刻的圖像會在基板和走線表面之間產生很大的差異，並且阻焊印刷會相當困難. 所以, 最好使用二次阻焊印刷. 使用的阻焊油應具有良好的質量，在某些情況下, 首先完成樹脂填充，然後是阻焊層
3: 機械製造:
機械製造過程涉及成型, 機械鑽孔, 和 v 評分, 等等. 哪個留在內部通過. 這往往會降低電氣強度. 所以, 產品小批量生產應使用專業銑刀和電動銑刀. 應調整鑽孔參數，防止產生毛刺. 這將有助於您的機械製造.
鋁基板的分類
鋁基板基本上分為三類.
1. 通用鋁PCB: 這裡使用的介電層由環氧玻璃纖維預浸料製成.
2. 高頻鋁PCB: 介電層由聚烯烴或聚酰亞胺樹脂玻璃纖維預浸料組成.
3. 高導熱鋁基板: 電介質層由環氧樹脂製成. 使用的樹脂必須具有高導熱性
鋁基印刷電路板的好處
與其他基材相比，金屬芯 PCB 具有一系列獨特的優勢.
更便宜
鋁原產於各種氣候，因此很容易開採 & 提煉. 這使得開采和提煉的成本大大低於其他金屬. 通過擴展, 與使用鋁製 PCB 的產品相關的製造成本也較低. 鋁製 PCB 也是一種較便宜的散熱器替代品.
對環境友好
鋁是可回收的, 無毒金屬. 從生產者到最終購買者, 在 PBC 中使用鋁有助於健康的地球.
更好的傳熱
高溫是電子設備嚴重損壞的原因. 鋁傳導和轉移危險部件的熱量，以盡量減少對印刷電路板的損壞.
非常耐用
鋁比玻璃纖維和陶瓷等基礎材料更堅固耐用. 它製作精良，減少了整個製造過程中可能發生的意外破損, 在搬運和日常使用過程中.
輕的
因為它的耐用性, 鋁非常輕. 它在不增加額外重量的情況下增加了 PCB 的彈性和強度.
儘管照明項目和電源轉換器是金屬基 PCB 的最大用戶, 有許多不同的用戶. 它可能受益於鋁芯PCB材料. 每個鋁芯 PCB 供應商都應該幫助他們的客戶評估他們對絕緣和熱控制的需求. 鋁芯 PCB 通常與黑色或白色阻焊層一起使用.
鋁基板的性能
尺寸穩定性
鋁 PCB 顯示尺寸穩定性 & 尺寸穩定. 例如, 當它們被加熱時 30-140 度數, 它們的尺寸只發生了變化 2.5%-3.0%.
散熱
與普通FR4 PCB相比，鋁PCB的散熱性能相當出色. 例如, 1.5 毫米厚的 FR4 PCB 的熱阻為 20-22 度/瓦，而 1.5 毫米厚的鋁製 PCB 的熱阻約為 1-2 每瓦度數.
熱膨脹
每種物質都有自己的熱膨脹係數. 銅的 CTE(18ppm/℃) 和鋁 (22ppm/℃) 相當接近. 由於鋁 PCB 在散熱方面工作良好, 他們沒有嚴重的收縮或發展問題. 它們工作出色，耐用且可靠.
鋁基板應用
鋁背 PCB 非常適合散熱要求非常高的情況.
用鋁包覆的 PCB 在引導熱能遠離印刷電路板組件方面更有效, 所以, 它為 PCB 設計提供更好的溫度管理. 鋁背設計可以達到 10 在去除電路板組件的熱能方面，比玻璃纖維背襯設計更有效. 更高的散熱率允許實現更高功率和更高密度的設計.
1. 鋁背印刷電路板比以往任何時候都更多地用於高功率/高散熱應用.
雖然它們最初是為大功率開關電源應用而設計的, 鋁背印刷電路板在 LED 應用中越來越受歡迎, 包括紅綠燈, 汽車照明, 和一般照明. 鋁設計的使用允許 PCB 結構中 LED 的密度更高，並且安裝的 LED 可以在更高的電流下運行，同時保持在指定的溫度容差範圍內.
2. 與傳統 PCB 設計相比，鋁背 PCB 還可以降低功率 LED 的安全裕度.
設計中 LED 的工作溫度較低，這意味著 LED 可以在出現故障之前運行更長的時間.
3. 鋁製 PCB 的其他應用包括電源, 大電流電路, 電機控制器和汽車應用.
鋁芯 PCB 材料在包括高功率表面貼裝集成電路在內的散熱應用中非常有效. 由於與鋁背板 PCB 相關的高水平散熱, 可以簡化電路板設計. 鋁 PCB 消除了散熱和強制通風, 最終降低設計成本. 幾乎任何可以通過改善熱傳導和溫度控制來改進的設計都是鋁背 PCB 的候選者.
鋁基 PCB 由鋁背襯組成，而傳統 PCB 使用玻璃纖維基板 (FR4 是標準的), 標準電路層和導熱介電層 (粘合在鋁背板上的薄 PCB). 因此, 電路層可以像安裝在傳統光纖 PCB 上的層一樣複雜.
通過降低故障率和溫度控制，鋁背印刷電路板可以可靠地延長設計的保質期和耐用性.
鋁設計還提供比其他 PBS 設計更低的熱膨脹水平和更好的機械穩定性.
4. 鋁芯PCB應用的完整列表:
• 醫療的: 手術室照明, 手術照明工具, 高功率掃描技術. 和電源轉換器.
• 消費者: 街道照明, 交通控制照明, 室內建築燈, 景觀照明, 和露營裝備.
• 電源模塊: 包括固態繼電器, 轉換器, 電橋和功率整流器.
• 電信: 包括高頻放大器和濾波電器.
• 電源: 如開關穩壓器和DC/AC轉換器.
•汽車: 包括電源控制器. 燈光, 和電子調節器.
• 電腦: 比如CPU板, 軟盤驅動器和電源設備.
• 音頻設備: 如輸入輸出放大器和功率放大器+辦公自動化, 例如電動機和驅動器.
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