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PCB di alluminio
PCB in alluminio ad alte prestazioni per settori medico, industriale, automotive ed elettronica di consumo—specializzati nella gestione termica per applicazioni ad alta
potenza (LED, alimentatori, elettronica automobilistica). Eccellente dissipazione del calore, substrato in alluminio leggero, resistenza alla corrosione e conducibilità affidabile abbinati
a prototipazione in 24 ore, consegna rapida, supporto DFM e test AOI. resistenti, efficienti dal punto di vista termico e
convenienti per dispositivi ad alta densità di potenza.
✅ Eccezionale dissipazione del calore
✅ Ottimizzazione DFM e validazione della qualità
✅ Focus su LED/automotive/elettronica di potenza
Descrizione
PCB di alluminio è un tipo speciale di PCB composto da un substrato in alluminio, uno strato isolante e una laminazione in rame. Il suo vantaggio principale risiede nell'efficace dissipazione del calore (con una conducibilità termica di gran lunga superiore a quella del tradizionale FR-4), e inoltre presenta anche un'elevata resistenza meccanica, un buon schermatura elettromagnetica, protezione ambientale e risparmio energetico. È adatto a scenari ad alta potenza come l'illuminazione LED e l'elettronica di potenza. Kingfield può fornire servizi di progettazione personalizzata, prototipazione e produzione di massa, supporta diverse opzioni di conducibilità termica e rispetta gli standard IPC. prototipazione e produzione di massa, supporta diverse opzioni di conducibilità termica e rispetta gli standard IPC.
PCB con nucleo in alluminio , noto anche come PCB a nucleo metallico o PCB a nucleo in alluminio, è una scheda circuitale con substrato in alluminio. A differenza delle tradizionali schede in vetroresina FR4, questo materiale a base di alluminio ha una buona conducibilità termica e può condurre efficacemente il calore lontano dai componenti principali, migliorando così la stabilità e la durata della scheda circuitale in ambienti ad alta potenza e ad alta temperatura. I PCB in alluminio sono ampiamente utilizzati in settori con elevati requisiti di gestione termica, come l'illuminazione LED, i moduli di alimentazione e l'elettronica automobilistica. gestione del calore, come l'illuminazione LED, i moduli di alimentazione e l'elettronica automobilistica.
Perché viene utilizzato l'alluminio nelle schede circuito?
L'alluminio viene utilizzato nelle schede circuito principalmente per la sua superiore conducibilità termica, molto superiore ai substrati tradizionali FR-4, che consente una dissipazione efficiente del calore dai componenti ad alta potenza, riducendo il rischio di surriscaldamento e prolungando durata del prodotto. Inoltre, offre un'elevata resistenza meccanica, una schermatura naturale contro le interferenze elettromagnetiche (EMI) per stabilizzare la trasmissione del segnale e un'elevata eco-compatibilità. Queste proprietà lo rendono ideale per applicazioni ad alta potenza e alto calore applicazioni come l'illuminazione LED, l'elettronica automobilistica e le alimentazioni. Kingfield sfrutta questi vantaggi per fornire soluzioni personalizzate con PCB in alluminio, supportando diverse esigenze di conducibilità termica e rispettando gli standard IPC standard.
Tipi di PCB in alluminio
1. Classificati in base al materiale dello strato di isolamento
Circuiti stampati in alluminio FR-4
Strato isolante: Materiale in resina epossidica FR-4
Caratteristiche: Basso costo, conducibilità termica media (1,0-2,0 W/(m·K))
Applicazioni: Scenari a media-bassa potenza (ad esempio, illuminazione LED generica, moduli di piccola potenza)
Circuito stampato in alluminio in poliimide (PI)
Strato isolante: Polimide
Caratteristiche: Resistenza alle alte temperature (-200℃~260℃), eccellente conducibilità termica (2,0-4,0 W/(m·K))
Applicazioni: Applicazioni ad alta temperatura e alta potenza (ad esempio, elettronica automobilistica, dispositivi industriali di potenza)
Pasta conduttiva termica con PCB in alluminio
Strato isolante: Silicone ad alta conducibilità termica
Caratteristiche: Elevata conducibilità termica (3,0-6,0 W/(m·K)), straordinaria efficienza di dissipazione del calore
Applicazioni: LED ad alta potenza, inverter e altre apparecchiature con elevata densità di flusso termico
2. Classificati per conducibilità termica
| TIPO | Intervallo di conducibilità termica | Applicazioni | |||
| Bassa Conduttività Termica | 1,0-2,0 W/(m·K) | Illuminazione LED generica, moduli elettronici di consumo a bassa potenza | |||
| Conducibilità termica media | 2,0-4,0 W/(m·K) | Elettronica automobilistica, alimentatori a media potenza, moduli di controllo industriale | |||
| Alta Conduttività Termica | 4,0-6,0 W/(m·K) | Lampioni stradali LED ad alta potenza, convertitori di frequenza, amplificatori di potenza |
3. Classificati per struttura
PCB in alluminio monofacciale
Struttura: Strato singolo di rame + strato isolante + substrato in alluminio
Caratteristiche: Struttura semplice, costo ridotto
Applicazioni: Circuiti semplici
PCB in alluminio bifacciale
Struttura: Strati doppi di rame + strato isolante + substrato in alluminio
Caratteristiche: Supporta layout di circuiti complessi, dissipazione uniforme del calore
Applicazioni: Alimentatori di media potenza, moduli driver LED per automotive
PCB in alluminio multistrato
Struttura: Foglio di rame multistrato + strato isolante + substrato in alluminio
Caratteristiche: Alta integrazione, supporta cablaggi ad alta densità
Applicazioni: Elettronica automobilistica di fascia alta, apparecchiature industriali di controllo ad alta potenza
Fattori chiave
Fattori chiave nella produzione di circuiti stampati su base in alluminio
| Fattori chiave | Requisito chiave | Punti chiave dell'adattamento industriale | |||
| Selezione del materiale di base |
- Tipi di substrato in alluminio: substrato in alluminio comune (FR-4 + anima in alluminio), substrato in alluminio ad alta conducibilità termica (resina riempita con ceramica + anima in alluminio) Conducibilità termica: 1,0-10,0 W/(m · K) (abbinamento secondo necessità) - Spessore dello strato di isolamento: 0,1-0,3 mm (equilibrio tra conduzione termica e isolamento) |
Controllo automobilistico/industriale: Alta conducibilità termica (≥ 2,0 W/(m·K)), resistenza alla temperatura da -40 a 125 ℃; Medicale: Biocompatibilità + bassa EMI | |||
| Processo dello strato di isolamento termico |
- Metodi di incollaggio: Incollaggio a caldo (convenzionale), incollaggio sotto vuoto (alta precisione) - Materiali: Resina epossidica (basso costo), poliimide (resistente alle alte temperature), ceramica (conducibilità termica ultra-elevata) |
Apparecchiature mediche: Senza alogeni, bassa volatilità; Elettronica di consumo: Riduzione dello spessore (≤ 0,15 mm) | |||
| Precisione nella realizzazione delle piste |
- Larghezza delle piste/distanza tra piste: minimo 0,1 mm/0,1 mm (standard), 0,075 mm/0,075 mm (alta precisione) - Spessore della lamina di rame: 1-3 once (adatto ai requisiti di corrente) |
Controllo automobilistico/industriale: Circuiti ad alta corrente (lamina di rame da 2-3 once); Elettronica di consumo: Cablaggio ad alta densità (piste fini) | |||
| Progettazione della struttura di dissipazione del calore |
- Spessore del substrato in alluminio: 1,0-3,0 mm (dissipazione termica migliorata) - Progettazione via: Via conduttiva termica (riempita con adesivo conduttivo), finestra di dissipazione del calore |
PCBA per dispositivi di potenza: Spaziatura via termiche ≤5 mm; Equipaggiamento esterno: Messa a terra su base in alluminio per protezione contro i sovratensioni | |||
| Compatibilità con saldatura e assemblaggio |
- Trattamento superficiale: Spruzzatura di stagno (convenzionale), placcatura in oro (alta precisione), OSP (ecologico) - Saldabilità: 260℃/10s (tre forni di rifusione) |
PCBA medico: Saldatura senza piombo (conforme a RoHS) Specifica automobilistica: Nessuna deformazione dopo saldatura ad alta temperatura (pianità ≤0,1 mm/m) |
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| Standard di prova di affidabilità |
- Prestazioni elettriche: Resistenza di isolamento ≥10¹⁰Ω, tensione di rottura ≥2 kV - Test ambientali: Ciclo di temperature elevate e basse (-40 a 125℃), invecchiamento per calore umido (85% UR/85℃) - Prova meccanica: Resistenza alla flessione ≥50MPa |
Grado automobilistico: Certificazione AEC-Q200; Grado medico: Conforme a ISO 13485; Controllo industriale: Compatibile con protezione IP67 |
I principali vantaggi dei circuiti stampati in alluminio
| Categoria vantaggiosa | valore di base | Corrispondenza dello scenario applicativo industriale | |||
| Conducibilità termica ultra-elevata |
· Coefficiente di conducibilità termica di 1,0-10,0 W/(m, K), molto più alto rispetto a 0,3 FR-4-0,5 W/(m K) · Dissipa rapidamente il calore dei dispositivi di potenza e riduce la temperatura del chip di 20-50℃ |
Moduli di potenza di grado automobilistico, inverter industriali ad alta potenza e unità di alimentazione per apparecchiature mediche (per evitare degrado delle prestazioni causato da alte temperature) | |||
| Eccellente stabilità di dissipazione del calore |
· I materiali di base a base di alluminio hanno una grande capacità termica e una distribuzione uniforme della temperatura (differenza di temperatura ≤5℃). · Non si verifica il fenomeno di accumulo termico, il che estende la durata del PCBA di oltre il 30% |
Apparecchiature industriali esterne, lampade LED per veicoli di qualità automobilistica, testine di ricarica rapida per dispositivi elettronici di consumo (nessun guasto durante il funzionamento prolungato ad alto carico) | |||
| Resistenza meccanica e deformazione |
· Il substrato in alluminio è molto rigido e presenta una resistenza a impatto/vibrazioni superiore rispetto all'FR-4 · La planarità dopo la saldatura ad alta temperatura è ≤0,1 mm/m (molto migliore rispetto allo 0,3 mm/m dell'FR-4). |
PCBA per autoveicoli di qualità automobilistica (adattati alle vibrazioni di guida), componenti di precisione per apparecchiature mediche (evitando distorsioni del segnale causate da giochi di assemblaggio) | |||
| Protezione Ambientale e Conformità |
· Il materiale con anima in alluminio è riciclabile e conforme agli standard RoHS/REACH · È disponibile un strato isolante senza alogeni, con bassa volatilità e ridotta EMI |
PCBA di grado medico (conforme a ISO 13485), prodotti per l'elettronica di consumo destinati all'esportazione (che soddisfano i requisiti di protezione ambientale in Europa e America) | |||
| Vantaggi della progettazione integrata |
· Può sostituire la combinazione di "substrato FR-4 + dissipatore di calore", riducendo del 30% il processo di assemblaggio PCBA · Supporta una progettazione integrata con cablaggio ad alta densità e finestre di dissipazione termica |
Prodotti elettronici di consumo sottili (ad esempio custodie di ricarica per auricolari TWS), moduli di controllo industriale compatti (risparmio di spazio di installazione) | |||
| Affidabilità e Stabilità |
· Intervallo di temperatura operativa: da -40 a 125 ℃ (adattabilità a temperature estreme) · La resistenza d'isolamento è ≥10¹⁰Ω, la tensione di rottura è ≥2kV, e presenta elevata resistenza agli sbalzi di tensione |
Prodotti certificati automotive-grade AEC-Q200, apparecchiature per il controllo industriale in ambienti estremi (funzionamento stabile in condizioni di alte e basse temperature/umidità calda) |
Capacità di produzione (Forma)
| Capacità di produzione PCB | |||||
| elemento | Capacità di Produzione | Spazio minimo da S/M alla piazzola, per SMT | 0,075 mm / 0,1 mm | Omogeneità del rame di galvanoplastica | z90% |
| Numero di strati | 1~6 | Spazio minimo per legenda a distanza/da SMT | 0,2 mm/0,2 mm | Precisione del motivo rispetto al motivo | ±3 mil (±0,075 mm) |
| Dimensioni di produzione (min e max) | 250 mm x 40 mm/710 mm x 250 mm | Spessore del trattamento superficiale per Ni/Au/Sn/OSP | 1~6 µm /0,05~0,76 µm /4~20 µm/ 1 µm | Precisione del motivo rispetto al foro | ±4 mil (±0,1 mm) |
| Spessore del rame della laminazione | 113 ~ 10z | Dimensione minima pad testato E- | 8 X 8mil | Larghezza minima linea/spazio | 0.045 /0.045 |
| Spessore del pannello del prodotto | 0.036~2.5mm | Distanza minima tra i pad testati | 8mil | Tolleranza di incisione | +20% 0,02 mm) |
| Precisione di taglio automatico | 0,1mm | Tolleranza minima delle dimensioni del contorno (bordo esterno verso circuito) | ±0,1 mm | Tolleranza di allineamento dello strato protettivo | ±6 mil (±0,1 mm) |
| Dimensione foro (Min/Mass/tolleranza dimensione foro) | 0,075 mm/6,5 mm/±0,025 mm | Tolleranza minima delle dimensioni del contorno | ±0,1 mm | Tolleranza eccessiva di adesivo per la pressatura C/L | 0,1mm |
| Percentuale minima per lunghezza e larghezza della fessura CNC | 2:01:00 | Raggio angolo minimo degli spigoli arrotondati del profilo (spigoli interni arrotondati) | 0,2 mm | Tolleranza di allineamento per maschera saldante termoindurente e maschera saldante UV | ±0.3mm |
| rapporto massimo tra spessore e diametro del foro | 8:01 | Distanza minima tra dito dorato e profilo | 0,075 mm | Ponte maschera saldante minimo | 0,1mm |
Domande frequenti sulla laminazione dei PCB in alluminio
D1. Quali sono le differenze tra la struttura stratificata della scheda PCB in alluminio e la PCB standard?
A: La struttura a strati di PCB basata su alluminio utilizza un nucleo in alluminio e, rispetto al tradizionale PCB FR4, presenta una conducibilità termica superiore. Ciò la rende una scelta ideale per applicazioni che richiedono un'efficiente dissipazione del calore.
D2. Può un circuito multistrato in alluminio mantenere un'elevata integrità del segnale?
R: La risposta è affermativa, purché il progetto sia adeguato. Sebbene lo strato in alluminio possa influenzare la propagazione del segnale, una corretta pianificazione della struttura a strati, la selezione dei materiali e le tecniche di disposizione possono garantire un'elevata integrità del segnale nei progetti multistrato.
D3. Come influisce lo spessore del nucleo in alluminio sulle prestazioni di un PCB?
R: Nuclei in alluminio più spessi generalmente possono migliorare l'efficienza di dissipazione del calore grazie a migliori prestazioni termiche. Tuttavia, ciò aumenterà anche il peso e potrebbe incrementare la complessità produttiva; pertanto, lo spessore deve essere bilanciato con altri requisiti di progettazione.
Q4. La struttura a strati del circuito in alluminio è adatta a tutti i tipi di progetti elettronici?
A: Sebbene le strutture a strati di circuiti stampati in alluminio offrano prestazioni elevate in applicazioni con elevati requisiti di potenza e dissipazione del calore, non tutti i progetti ne necessitano o li adottano in modo economicamente vantaggioso. I loro maggiori vantaggi si manifestano in scenari in cui la gestione della dissipazione termica è di fondamentale importanza.
Q5. Come si risolve la differenza di espansione termica nella struttura laminata dei circuiti stampati in alluminio?
A: Un'attenta selezione dei materiali, uno spessore adeguato degli strati e un uso ingegnoso dei vias possono contribuire a controllare le differenze di espansione termica. Alcuni progetti incorporano anche strutture di scarico della tensione per minimizzare l'impatto dei cicli termici.
