EN
Алюминиев PCB
Високоефективни алуминиеви PCB за медицински, индустриални, автомобилни и потребителски електронни устройства – специализирани в термален контрол за високомощни
приложения (LED, захранващи източници, електроника за автомобили). По-добро топлоразсейване, лек алуминиев субстрат, корозия
съпротивление и надеждна проводимост, съчетани с 24 часа прототип, бърза доставка, DFM поддръжка и AOI тестване. Издръжливи, топлоефективни и
икономически ефективен за устройства с висока консумация на енергия.
✅ Изключително разсейване на топлината
✅ Оптимизация при проектиране за производство и валидиране на качеството
✅ Фокус върху LED/автомобилна промишленост/електроника за управление на мощността
Описание
Алюминиев PCB е специален тип PCB, състоящ се от алуминиев субстрат, изолационен слой и медна фолиа. Основното ѝ предимство се крие в ефективното отвеждане на топлина (с топлопроводимост, значително надвишаваща тази на традиционния FR-4) и тя също притежава висока механична якост, добра електромагнитна защита, опазване на околната среда и икономия на енергия. Подходяща е за високомощни приложения като LED осветление и силова електроника. Kingfield може да осигури персонализиран дизайн, изработване на прототипи и серийно производство, поддържа различни опции за топлопроводимост и спазва IPC стандарти.
Платка с алуминиево ядро , известна още като PCB с метален основен слой или PCB с алуминиев основен слой, е платка с алуминиева подложка. За разлика от традиционните FR4 стъклопластмасови платки, този алуминиев материал притежава добра топлопроводимост и може ефективно да отвежда топлината от ключови компоненти, по този начин подобрявайки стабилността и издръжливостта на платката в среди с висока мощност и високи температури. Алуминиевите PCB се използват широко в области с високи изисквания за топлоотвеждане, като LED осветление, силови модули и автомобилна електроника. управление на топлината, като LED осветление, силови модули и автомобилна електроника.
Защо се използва алуминий в печатни платки?
Алуминият се използва в печатни платки предимно поради превъзходната си топлопроводимост — значително надвишаваща тази на традиционните FR-4 подложки — което позволява ефективно разсейване на топлината от високомощни компоненти, намалявайки риска от прегряване и удължавайки продължителност на живота на продукта. Освен това, предлага висока механична якост, естествена екраниране срещу електромагнитни смущения (EMI) за стабилизиране на предаването на сигнала и екологичност. Тези свойства го правят идеален за високомощни и високотемпературни приложения като LED осветление, автомобилна електроника и захранвания. Kingfield използва тези предимства, за да предоставя персонализирани Al-PCB решения, поддържащи различни изисквания за топлопроводимост и съответстващи на IPC стандарт.
Видове алуминиеви PCB
1. Класифициране по материал на изолационния слой
FR-4 алуминиеви печатни платки
Изолационен слой: FR-4 епоксидна смола
Характеристики: Ниска цена, средна топлопроводимост (1,0–2,0 W/(m·K))
Приложения: Средни до ниски мощности (напр. обикновено LED осветление, малки силови модули)
Алуминиев PCB с полиимид (PI)
Изолационен слой: Полиимида
Характеристики: Устойчивост на високи температури (-200℃~260℃), отлична топлопроводимост (2,0–4,0 W/(m·K))
Приложения: Сценарии с висока температура и висока мощност (напр. автомобилна електроника, индустриални силови устройства)
Алуминиева PCB с топлопроводим паста
Изолационен слой: Силикон с висока топлопроводност
Характеристики: Висока топлопроводност (3,0–6,0 W/(m·K)), изключителна ефективност при отвеждане на топлината
Приложения: Високомощни LED, инвертори и друго оборудване с висока плътност на топлинния поток
2. Класифициране по топлопроводност
| Тип | Диапазон на топлопроводност | Приложения | |||
| Ниска термична проводимост | 1,0–2,0 W/(m·K) | Обикновено LED осветление, модули за битова електроника с ниска мощност | |||
| Средна топлопроводност | 2,0-4,0 W/(м·K) | Автомобилна електроника, захранвания със средна мощност, модули за промишлен контрол | |||
| Висока термична проводимост | 4,0-6,0 W/(м·K) | LED улични светилници с висока мощност, честотни преобразуватели, усилватели на мощност |
3. Класифициране по структура
Еднострана алуминиева PCB
Структура: Слой от медна фолиа + изолационен слой + алуминиев субстрат
Характеристики: Проста структура, ниска цена
Приложения: Прости електрически вериги
Двустрана алуминиева PCB
Структура: Двоен слой медни фолиа + изолационен слой + алуминиев субстрат
Характеристики: Поддържа сложни топологии на вериги, равномерно разсейване на топлината
Приложения: Средномощни захрани, LED драйвери за автомобили
Многослойна алуминиева PCB
Структура: Многослойна медна фолиа + изолационен слой + алуминиев субстрат
Характеристики: Висока интеграция, поддържа високоплътна окабеляване
Приложения: Висококачествена автомобилна електроника, промишленo високомощно управляващо оборудване
Ключови фактори
Ключови фактори при производството на печатни платки върху алуминиев субстрат
| Ключови фактори | Ключово изискване | Ключови аспекти на адаптиране в индустрията | |||
| Избор на основен материал |
- Видове алуминиеви субстрати: Обикновен алуминиев субстрат (FR-4 + алуминиево ядро), алуминиев субстрат с висока топлопроводност (смола с керамични пълнители + алуминиево ядро) Топлопроводност: 1,0–10,0 W/(m · K) (по изискване) - Дебелина на изолационния слой: 0,1–0,3 mm (баланс между топлопроводност и изолация) |
Автомобилна/индустриална електроника: Висока топлопроводност (≥ 2,0 W/(m · K)), устойчивост на температури от -40 до 125℃; Медицински уреди: Биосъвместимост + нисък ЕМИ | |||
| Процес на топлоизолационен слой |
- Методи за залепване: Топлинно пресоване (обикновено), вакуумно залепване (с висока прецизност) - Материали: Епоксидна смола (ниска цена), полиимид (устойчив на високи температури), керамика (с изключително висока топлопроводност) |
Медицинско оборудване: Без халогени, с ниска изпаряемост; Битова електроника: Намаляване на дебелината (≤0,15 mm) | |||
| Прецизност при изработване на проводници |
- Ширина на проводник/разстояние между проводници: минимум 0,1 mm/0,1 mm (стандартно), 0,075 mm/0,075 mm (висока прецизност) - Дебелина на медната фолиа: 1-3 унции (подходящо за изискванията за ток) |
Автомобилна/индустриална контролна апаратура: Високотокови вериги (2-3 унции медна фолиа); Битова електроника: Високоплътни окабелявания (тънка широчина на линията) | |||
| Конструктивен дизайн за отвеждане на топлина |
- Дебелина на алуминиевата подложка: 1,0-3,0 мм (подобрено отвеждане на топлина) - Конструкция на преходни отвори: Топлопроводим преходен отвор (запълнен с проводим лепил), прозорец за отвеждане на топлина |
PCBA за захранващи устройства: Разстояние между топлинни преходни отвори ≤5 мм; Наружно оборудване: Алуминиево заземяване за защита от пренапрежение | |||
| Съвместимост при заваряване и монтаж |
- Обработка на повърхността: Напръскване с калай (обикновено), галванизиране със злато (висока прецизност), OSP (екологично чисто) - Спойност: 260℃/10 сек (три рефлоунови фурни) |
Медицинска PCBA: Безолово спояване (съответства на RoHS) Автомобилна спецификация: Липса на деформация след заваряване при висока температура (равнинност ≤0,1 мм/м) |
|||
| Стандарт за тестване на надеждността |
- Електрически параметри: Съпротивление на изолацията ≥10¹⁰Ω, напрежение на пробив ≥2kV - Опитване при околната среда: Циклиране при високи и ниски температури (-40 до 125℃), стареене при влага и топлина (85% RH/85℃) - Механично изпитване: Якост на огъване ≥50MPa |
Автомобилна категория: сертифициране AEC-Q200; Медицинска категория: съвместим с ISO 13485; Промишлен контрол: съвместим с IP67 защита |
Основните предимства на алуминиевите печатни платки
| Предпочитана категория | основна стойност | Съвпадение с приложни сценарии в индустрията | |||
| Извънредно висока топлопроводимост |
· коефициент на топлопроводимост 1,0-10,0 W/(m·K), значително по-висок от 0,3 FR-4 - 0,5 W/(m·K) · Бързо отвеждане на топлината от силови устройства и понижаване на температурата на чипа с 20-50℃ |
Модули за захранване от автомобилна класа, високомощни инвертори за промишлен контрол и захранващи устройства за медицинско оборудване (за избягване на намаляване на производителността, причинено от високи температури) | |||
| Изключителна стабилност при отвеждане на топлина |
· Основни материали върху алуминиева основа имат голяма топлоемност и равномерно разпределение на температурата (температурна разлика ≤5℃) · Липсва явление на топлинно натрупване, което удължава живота на PCBA с повече от 30% |
Промишлено оборудване за открито, светодиодни автомобилни лампи от автомобилна класа, бързи зарядни устройства за битова електроника (без повреди при продължителна работа с висока натовареност) | |||
| Механична якост и устойчивост срещу деформация |
· Алуминиевата основа притежава висока огънова якост, а устойчивостта ѝ към удар/вибрации е по-добра в сравнение с FR-4 · Равнинността след заваряване при висока температура е ≤0,1 мм/м (значително по-добра в сравнение с 0,3 мм/м при FR-4) |
PCBA за автомобилна употреба (адаптирано към вибрации при движение), прецизни компоненти за медицинско оборудване (избягване на сигнални изкривявания, причинени от монтажни зазори) | |||
| Защита на околната среда и съответствие |
· Алуминиевата основа е рециклируема и съответства на стандарти RoHS/REACH · Опция за халогеново-свободен изолационен слой с ниска летливост и ниски ЕМИ |
Медицинско PCBA (съответстващо на ISO 13485), продукти за износ на потребителска електроника (отговарящи на изискванията за опазване на околната среда в Европа и Америка) | |||
| Предимства на интегрираното проектиране |
· Може да замени комбинацията "FR-4 основа + радиатор", като намали процеса на монтаж на PCBA с 30% · Поддържа интегрирано проектиране с висока плътност на окабеляване и прозорци за охлаждение |
Тънки продукти за потребителска електроника (като зарядни кутии за TWS слушалки), компактни модули за промишлен контрол (спестяват монтажно пространство) | |||
| Надеждност и стабилност |
· Работен температурен диапазон: -40 до 125℃ (широк температурен обхват) · Съпротивлението на изолацията е ≥10¹⁰Ω, пробивното напрежение е ≥2kV и има висока устойчивост към импулсни натоварвания |
Продукти с автомобилно качество, сертифицирани по AEC-Q200, за промишлено оборудване при екстремни условия (стабилна работа при високи и ниски температури/влажен топъл климат) |
Производствени възможности (форма)
| Възможности за производство на PCB | |||||
| елемент | Производствени възможности | Мин. разстояние S/M до контактна площадка, до SMT | 0.075mm/0.1mm | Хомогенност на електролитно нанесено Cu | z90% |
| Брой слоеве | 1~6 | Мин. разстояние за легенда до SMT | 0,2 мм/0,2 мм | Точност на шаблон спрямо шаблон | ±3 mil (±0,075 мм) |
| Размери за производство (мин. и макс.) | 250 мм x 40 мм / 710 мм x 250 мм | Дебелина на повърхностната обработка за Ni/Au/Sn/OSP | 1–6 μm / 0,05–0,76 μm / 4–20 μm / 1 μm | Точност на шаблон спрямо отвор | ±4 mil (±0,1 мм) |
| Дебелина на медта при ламиниране | 113 ~ 10z | Минимален размер на тестовия контакт | 8 X 8mil | Минимална ширина/разстояние на проводник | 0.045 /0.045 |
| Дебелина на продуктната платка | 0.036~2.5mm | Минимално разстояние между тестовите контакти | 8mil | Допуснато отклонение при гравиране | +20% 0,02 мм) |
| Точност на автоматично рязане | 0.1mm | Минимално допуснато отклонение на контура (външен ръб до верига) | ±0.1мм | Допуснато отклонение при подравняване на защитния слой | ±6 mil (±0,1 mm) |
| Размер на свредло (мин/макс/допуснато отклонение на размера) | 0,075 мм/6,5 мм/±0,025 мм | Минимално допуснато отклонение на контура | ±0.1мм | Допуснато отклонение за излишно лепило при пресоване C/L | 0.1mm |
| Мин. процент за дължина и ширина на CNC фреза | 2:01:00 | Мин. радиус на ъгъл за контур (вътрешен закръглен ъгъл) | 0.2mm | Допуснато отклонение за съвпадение на термореактивни S/M и UV S/M | ±0.3мм |
| максимално съотношение (дебелина/диаметър на отвор) | 8:01 | Мин. разстояние от златен контакт до контур | 0.075mm | Мин. мост на S/M | 0.1mm |
Чести въпроси относно ламинирането на алуминиеви PCB платки
В1. Каква е разликата между структурата на алуминиевата PCB платка и стандартната PCB?
О: Структурата на алуминиева PCB платка използва алуминиево ядро и в сравнение с традиционната FR4 PCB има по-добра топлопроводност. Това я прави идеален избор за приложения, изискващи ефективно отвеждане на топлина.
В2. Могат ли многослойните алуминиеви платки да запазят висока цялостност на сигнала?
О: Отговорът е утвърдителен, стига проектът да е подходящ. Въпреки че алуминиевият слой може да повлияе на разпространението на сигнала, разумно планиране на слоистата структура, подбор на материали и методи за подреждане могат да осигурят висока цялостност на сигнала в многослойни конструкции.
В3. Как влияе дебелината на алуминиевото ядро върху производителността на PCB?
О: По-дебелите алуминиеви ядра обикновено могат да подобрят ефективността на отвеждане на топлина благодарение на по-добра производителност при охлаждане. Въпреки това, това също увеличава теглото и може да повиши производствената сложност, затова дебелината трябва да се балансира с други изисквания за дизайн.
В4. Подходяща ли е слоистата структура на алуминиевата платка за всички видове електронни проекти?
О: Въпреки че слоистите структури на алуминиеви печатни платки се представят добре в приложения с висока мощност и високи изисквания за охлаждане, не всички проекти имат нужда от тях или те са икономически изгодни. Те имат най-големи предимства в сценарии, при които управлението на охлаждането е от критично значение.
В5. Как да се реши разликата в топлинното разширение в слоистата структура на алуминиевите печатни платки?
A: Внимателният подбор на материали, подходящата дебелина на слоевете и изобретателното използване на преходни отвори (vias) могат да помогнат за контролиране на разликите в топлинното разширение. Някои конструкции включват и структури за намаляване на напрежението, за да се минимизира влиянието на термичните цикли.
