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De aluminio
PCB de aluminio de alto rendimiento para aplicaciones médicas, industriales, automotrices y electrónica de consumo, especializados en gestión térmica para altas
aplicaciones de potencia (LED, fuentes de alimentación, electrónica automotriz). Disposición superior a la corrosión
resistencia, y conductividad confiable emparejada con prototipos de 24 horas, entrega rápida, soporte de DFM y pruebas AOI. Durabilidad, eficiencia térmica y
rentable para los dispositivos con alta densidad energética.
✅ Disipación de calor excepcional
✅ Optimización DFM y validación de calidad
✅ Enfoque en LED/automotriz/electrónica de potencia
Descripción
¿Qué es un PCB de aluminio?
De aluminio es un tipo especial de PCB compuesto por un sustrato de aluminio, una capa aislante y una lámina de cobre. Su ventaja principal radica en la disipación eficiente del calor , y es presenta alta resistencia mecánica, buena protección electromagnética, protección ambiental y ahorro energético. Es adecuado para aplicaciones de alta potencia, como iluminación LED y electrónica de potencia. Kingfield puede ofrecer diseño personalizado, servicios de prototipado y producción en masa, soporte para múltiples opciones de conductividad térmica y cumplimiento con los estándares IPC.
PCB con núcleo de aluminio , también conocido como PCB de núcleo metálico o PCB de núcleo de aluminio, es una placa de circuito con sustrato de aluminio. A diferencia de las placas tradicionales de fibra de vidrio FR4, este material basado en aluminio tiene buena conductividad térmica y puede conducir eficazmente el calor lejos de los componentes clave, mejorando así la estabilidad y durabilidad de la placa de circuito en entornos de alta potencia y alta temperatura. Los PCB de aluminio se utilizan ampliamente en campos con altos requisitos de gestión térmica, como iluminación LED, módulos de potencia y electrónica automotriz. requisitos de gestión térmica, como iluminación LED, módulos de potencia y electrónica automotriz.
¿Por qué se utiliza aluminio en las placas de circuito?
El aluminio se utiliza en las placas de circuito principalmente por su excelente conductividad térmica, muy superior a la de los sustratos tradicionales FR-4, lo que permite una disipación eficiente del calor de los componentes de alta potencia, reduce los riesgos de sobrecalentamiento y prolonga vida útil del producto. Además, ofrece alta resistencia mecánica, protección natural contra interferencias electromagnéticas (EMI) para estabilizar la transmisión de señales y respeto al medio ambiente. Estas propiedades lo hacen ideal para aplicaciones de alta potencia y alto calor aplicaciones como iluminación LED, electrónica automotriz y fuentes de alimentación. Kingfield aprovecha estas ventajas para ofrecer soluciones personalizadas de Al-PCB, que cumplen con diversos requisitos de conductividad térmica y se ajustan a la norma IPC normas.
Tipos de PCB de aluminio
1. Clasificado por material de la capa aislante
Placas de circuito impreso de aluminio FR-4
Capa de aislamiento: Material de resina epoxi FR-4
Características: Bajo costo, conductividad térmica media (1,0-2,0 W/(m·K))
Aplicaciones: Escenarios de potencia media a baja PCB de aluminio de poliimida (PI)
Capa de aislamiento: Polimida
Características: Resistencia a altas temperaturas (-200 ℃~260 ℃), excelente conductividad térmica (2,0-4,0 W/(m·K))
Aplicaciones: Escenarios de alta temperatura y alta potencia
Pasta Térmica Conductora de Aluminio PCB
Capa de aislamiento: Silicona de alta conductividad térmica
Características: Alta conductividad térmica (3.0-6.0 W/(m·K)), eficiencia sobresaliente en disipación de calor
Aplicaciones: LEDs de alta potencia, inversores y otros equipos con alta densidad de flujo de calor
2. Clasificado por Conductividad Térmica
| Tipo | Rango de Conductividad Térmica | Aplicaciones | |||
| Baja Conductividad Térmica | 1.0-2.0 W/(m·K) | Iluminación LED general, módulos electrónicos de consumo de baja potencia | |||
| Conductividad Térmica Media | 2.0-4.0 W/(m·K) | Electrónica automotriz, fuentes de alimentación de potencia media, módulos de control industrial | |||
| Alta Conductividad Térmica | 4.0-6.0 W/(m·K) | Farolas LED de alta potencia, convertidores de frecuencia, amplificadores de potencia |
3. Clasificados por estructura
- PCB de aluminio de un solo lado
Estructura: Capa simple de cobre + capa aislante + sustrato de aluminio
Características: Estructura sencilla, bajo costo
Aplicaciones: Circuitos simples
- PCB de aluminio de doble lado
Estructura: Capas dobles de cobre + capa aislante + sustrato de aluminio
Características: Admite diseños de circuitos complejos, disipación de calor uniforme
Aplicaciones: Fuentes de alimentación de potencia media, módulos conductores LED para automóviles
- PCB de aluminio multicapa
Estructura: Folio de cobre multicapa + capa aislante + sustrato de aluminio
Características: Alta integración, soporta cableado de alta densidad
Aplicaciones: Electrónica automotriz de gama alta, equipos industriales de control de alta potencia
Factores clave
Factores clave en la fabricación de placas de circuito impreso basadas en aluminio
| Factores clave | Requisito clave | Puntos clave de adaptación industrial | |||
| Selección del material base |
- Tipos de sustrato de aluminio: sustrato de aluminio común (FR-4 + núcleo de aluminio), sustrato de aluminio de alta conductividad térmica. Conductividad térmica: 1,0-10,0 W/(m · K) (según sea necesario) - Espesor de la capa aislante: 0,1-0,3 mm (equilibrio entre conducción térmica y aislamiento) |
Control automotriz/industrial: Alta conductividad térmica (≥ 2,0 W/(m · K)), resistencia a temperaturas de -40 a 125 ℃; Médico: Biocompatibilidad + baja EMI | |||
| Proceso de capa aislante térmica |
- Métodos de unión: Unión por prensado en caliente (convencional), unión al vacío (alta precisión) - Materiales: resina epoxi (bajo costo), poliamida, cerámica |
Equipos médicos: Libre de halógenos, baja volatilidad; Electrónica de consumo: Reducción de grosor (≤0,15 mm) | |||
| Precisión en la fabricación de líneas |
- Ancho de línea/espaciado entre líneas: mínimo 0,1 mm/0,1 mm (estándar), 0,075 mm/0,075 mm (alta precisión) - Espesor de la lámina de cobre: 1-3 onzas (adecuado para requisitos de corriente) |
Control automotriz/industrial: Circuitos de alta corriente (lámina de cobre de 2-3 onzas); Electrónica de consumo: Cableado de alta densidad (ancho de línea fino) | |||
| Diseño de estructura de disipación de calor |
- Espesor del sustrato de aluminio: 1,0-3,0 mm (disipación de calor mejorada) - Diseño de vías: vía conductora térmica (rellena con adhesivo conductor), ventana de disipación de calor |
PCBA para dispositivos de potencia: espaciado de vías térmicas ≤5 mm; Equipos exteriores: puesta a tierra en base de aluminio para protección contra sobretensiones | |||
| Compatibilidad con soldadura y ensamblaje |
- Tratamiento superficial: pulverización de estaño (convencional), chapado en oro (alta precisión), OSP (ecológico) - Soldabilidad: 260 °C/10 s (tres hornos de reflujo) |
PCBA médica: soldadura sin plomo (cumple con RoHS) Especificación automotriz: sin deformación tras soldadura a alta temperatura (planitud ≤0,1 mm/m) |
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| Norma de pruebas de fiabilidad |
- Rendimiento eléctrico: resistencia de aislamiento ≥10¹⁰ Ω, tensión de ruptura ≥2 kV - Pruebas ambientales: Ciclado de temperaturas altas y bajas (-40 a 125 ℃), envejecimiento por calor húmedo (85 % HR/85 ℃) - Prueba mecánica: Resistencia a la flexión ≥50 MPa |
Grado automotriz: Certificación AEC-Q200; Grado médico: Cumple con ISO 13485; Control industrial: Compatible con protección IP67 |
Las ventajas principales de los circuitos impresos de aluminio
| Categoría ventajosa | valor básico | Coincidencia de escenarios de aplicación industrial | |||
| Conductividad térmica ultra alta |
· Coeficiente de conductividad térmica de 1,0-10,0 W/(m·K), mucho más alto que el FR-4 (0,3-0,5 W/(m·K)) · Disipa rápidamente el calor de los dispositivos de potencia y reduce la temperatura del chip entre 20 y 50 ℃ |
Módulos de potencia para automoción, inversores industriales de alta potencia y unidades de alimentación para equipos médicos | |||
| Excelente estabilidad de disipación de calor |
· Los materiales de núcleo a base de aluminio tienen una gran capacidad térmica y una distribución uniforme de temperatura (diferencia de temperatura ≤5℃). · No existe fenómeno de acumulación térmica, lo que prolonga la vida útil de la PCBA en más del 30 % |
Equipos industriales de exterior, lámparas LED para vehículos de grado automotriz, cabezales de carga rápida para electrónica de consumo (sin fallos durante operación prolongada con alta carga) | |||
| Resistencia mecánica y resistencia a la deformación |
· El sustrato de aluminio tiene una gran rigidez y su resistencia al impacto/vibración es superior a la del FR-4 · La planicidad después de la soldadura a alta temperatura es ≤0,1 mm/m (muy superior a los 0,3 mm/m del FR-4). |
PCBA para vehículos de grado automotriz (adaptado a las vibraciones del trayecto), componentes de precisión para equipos médicos (evitando distorsión de señal causada por huecos de ensamblaje) | |||
| Protección Ambiental y Cumplimiento |
· El material de núcleo de aluminio es reciclable y cumple con las normas RoHS/REACH · La capa aislante libre de halógenos es opcional, con baja volatilidad y baja EMI |
PCBA de grado médico (cumple con ISO 13485), productos de electrónica de consumo para exportación (que cumplen con los requisitos de protección ambiental en Europa y América) | |||
| Ventajas del diseño integrado |
· Puede reemplazar la combinación de "sustrato FR-4 + disipador de calor", reduciendo el proceso de ensamblaje de PCBA en un 30 % · Admite un diseño integrado de ventanas de disipación de calor y cableado de alta densidad |
Productos electrónicos de consumo delgados, módulos compactos de control industrial (ahorro de espacio de instalación) | |||
| Fiabilidad y Estabilidad |
· Rango de temperatura de operación: -40 a 125℃ · La resistencia de aislamiento es ≥10¹⁰ Ω, el voltaje de ruptura es ≥2 kV, y tiene alta resistencia a sobretensiones |
Productos certificados según la norma AEC-Q200 para automoción, equipos de control industrial para entornos extremos |
Capacidad de fabricación
| Capacidad de fabricación de PCB | |||||
| artículo | Capacidad de producción | Espacio mínimo desde S/M hasta pad, hasta SMT | 0.075mm/0.1mm | Homogeneidad del cobre de galvanizado | z90% |
| Número de Capas | 1~40 | Espacio mínimo desde leyenda hasta pad/hasta SMT | 0.2mm/0.2mm | Precisión del patrón respecto al patrón | ±3mil (±0,075 mm) |
| Tamaño de producción (mín. y máx.) | 250 mm x 40 mm / 710 mm x 250 mm | Espesor del tratamiento superficial para Ni/Au/Sn/OSP | 1~6 µm / 0,05~0,76 µm / 4~20 µm / 1 µm | Precisión del patrón respecto al orificio | ±4 mil (±0,1 mm) |
| Espesor de cobre en la laminación | 1/3 ~ 10z | Tamaño mínimo E- pad probado | 8 X 8mil | Ancho de línea/espacio mínimo | 0.045 /0.045 |
| Espesor de la placa del producto | 0.036~2.5mm | Espacio mínimo entre pads probados | 8mil | Tolerancia de grabado | +20% 0.02mm) |
| Precisión de corte automático | 0.1mm | Tolerancia mínima de dimensión del contorno (borde exterior hasta circuito) | ±0,1 mm | Tolerancia de alineación de la capa protectora | ±6mil (±0,1 mm) |
| Tamaño de perforación (mín./máx./tolerancia del tamaño del orificio) | 0,075 mm/6,5 mm/±0,025 mm | Tolerancia mínima de dimensión del contorno | ±0,1 mm | Tolerancia de adhesivo excesivo para prensado C/L | 0.1mm |
| Porcentaje mínimo para longitud y anchura de ranura CNC | ≤0.5% | Radio mínimo de esquina R del contorno (esquina redondeada interior) | 0.2mm | Tolerancia de alineación para S/M termoestable y S/M UV | ±0.3mm |
| relación máxima de aspecto (espesor/diámetro de orificio) | 8:1 | Espacio mínimo del dedo dorado al contorno | las demás | Puente mínimo de S/M | 0.1mm |
Preguntas frecuentes sobre la laminación de placas PCB de aluminio
P1. ¿Cuáles son las diferencias entre la estructura de capas de una placa de aluminio PCB y el PCB estándar?
A: La estructura de apilamiento de PCB basada en aluminio utiliza un núcleo de aluminio y, en comparación con la PCB tradicional FR4, tiene una conductividad térmica superior. Esto la convierte en una opción ideal para aplicaciones que requieren una disipación eficiente del calor.
P2. ¿Puede un circuito impreso multicapa de aluminio mantener una alta integridad de señal?
A: La respuesta es afirmativa, siempre que el diseño sea adecuado. Aunque la capa de aluminio pueda afectar la propagación de la señal, una planificación razonable de la estructura de apilamiento, la selección de materiales y las técnicas de disposición pueden garantizar una alta integridad de señal en diseños multicapa.
P3. ¿Cómo afecta el grosor del núcleo de aluminio al rendimiento de una PCB?
A: Núcleos de aluminio más gruesos generalmente pueden mejorar la eficiencia de disipación de calor gracias a un mejor rendimiento térmico. Sin embargo, también aumentarán el peso y podrían incrementar la complejidad de fabricación, por lo que el grosor debe equilibrarse con otros requisitos de diseño.
P4. ¿Es la estructura de apilamiento de placas de circuito de aluminio adecuada para todos los tipos de diseños electrónicos?
R: Aunque las estructuras apiladas de placas de circuito impreso de aluminio funcionan bien en aplicaciones con altos requisitos de potencia y disipación de calor, no todos los diseños necesitan ni adoptan estas placas por motivos económicos. Sus mayores ventajas se presentan en escenarios donde la gestión de la disipación de calor es de importancia crítica.
P5. ¿Cómo se resuelve la diferencia de expansión térmica en la estructura laminada de las placas de circuito impreso de aluminio?
R: La selección cuidadosa de materiales, el espesor adecuado de las capas y el uso ingenioso de vías pueden ayudar a controlar las diferencias de expansión térmica. Algunos diseños también incorporan estructuras de alivio de tensiones para minimizar el impacto de los ciclos térmicos.
