Die Suche nach einer Zuverlässig Aluminium-Leiterplatte Hersteller

Die Wahl eines zuverlässigen Leiterplattenherstellers ist unerlässlich, um Ihre Elektronikprojekte optimal zu nutzen. Diese Unternehmen unterstützen Sie von der Erstellung eines Leiterplattenprototyps bis zur Bestückung der Leiterplatten. Diese Unternehmen arbeiten eng mit Ihnen zusammen, um sicherzustellen, dass Ihr Projekt termingerecht und optimal umgesetzt wird. Dazu gehört auch die fortschrittliche Technologie, mit der Leiterplattenhersteller Leiterplatten genau nach Ihren Vorgaben fertigen.

Unter den vielen Leiterplattentypen sind Aluminiumsubstrate aufgrund ihrer hervorragenden Wärmeableitung und mechanischen Stabilität besonders beliebt und eignen sich daher ideal für Hochleistungsgeräte und LED-Anwendungen. Im Folgenden werfen wir einen genaueren Blick auf Aluminiumsubstrate. Bevor wir uns eingehend mit Aluminium-Leiterplatten befassen, benötigen wir ein grundlegendes Verständnis von Metallkern-Leiterplatten.

Was sind Metallkern-Leiterplatten?

Metallkern-Leiterplatten, auch als thermische Leiterplatten bekannt, sind je nach verwendetem Material für Temperaturen von bis zu 130 °C bis 200 °C ausgelegt. Sie sind thermisch effizienter als herkömmliche FR-4-Substrate und bieten eine schnellere Abkühlgeschwindigkeit. Sie verfügen zudem über eine höhere Wärmeleitfähigkeit und eignen sich besser für Hochtemperaturanwendungen.

Leiterplatten mit Metallkern werden häufig in Anwendungen eingesetzt, die viel Wärme erzeugen. Besonders hilfreich sind sie in der Luft- und Raumfahrt. Ihre thermischen Eigenschaften ermöglichen eine effiziente Wärmeableitung und verhindern so die Entstehung von Hotspots in der Nähe aktiver Komponenten. Leiterplatten mit Metallkern werden üblicherweise aus Aluminium gefertigt, für bestimmte Anwendungen kommen jedoch auch Kupfer und Stahl zum Einsatz. Aluminium ist ein ungiftiges Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit und zudem recycelbar.

Was ist eine Aluminium-Leiterplatte?

Aluminium-Leiterplatten, auch bekannt als Metallkern-Leiterplatten oder Aluminiumkern-Leiterplatten, sind Leiterplatten mit Aluminiumsubstrat. Im Gegensatz zu herkömmlichen FR4-Glasfaserplatten weist dieses aluminiumbasierte Material eine gute Wärmeleitfähigkeit auf und leitet Wärme effektiv von wichtigen Komponenten ab. Dadurch verbessert es die Stabilität und Haltbarkeit der Leiterplatte in Umgebungen mit hoher Leistung und hohen Temperaturen. Aluminium-Leiterplatten werden häufig in Bereichen mit hohen Anforderungen an das Wärmemanagement eingesetzt, beispielsweise in der LED-Beleuchtung, in Leistungsmodulen und in der Automobilelektronik. Aluminiumsubstrate stellen hohe Anforderungen an die Lagerung: Sie sollten in einer trockenen Umgebung mit konstanter Temperatur gelagert und mit einer antistatischen Vakuumverpackung versiegelt werden, um eine Oxidation der Kupferoberfläche und eine Leistungsminderung der Aluminium-Leiterplatte vor der SMT zu vermeiden.

Über PCBasic

Zeit ist Geld in Ihren Projekten – und PCBasic versteht es. PCBasic ist das Leiterplattenbestückungsunternehmen das jedes Mal schnelle, einwandfreie Ergebnisse liefert. Unsere umfassende PCB-Bestückungsdienste Wir bieten Ihnen bei jedem Schritt kompetente technische Unterstützung und gewährleisten so höchste Qualität bei jedem Board. Als führender Hersteller von Leiterplattenbaugruppen, Wir bieten eine Komplettlösung, die Ihre Lieferkette optimiert. Arbeiten Sie mit unseren fortschrittlichen PCB-Prototypenfabrik für schnelle Bearbeitungszeiten und hervorragende Ergebnisse, auf die Sie sich verlassen können.

Warum wird Aluminium in Leiterplatten verwendet?

Der Hauptgrund für die Verwendung von Aluminium in Leiterplatten ist seine hervorragende Wärmeableitung. Da Leiterplatten im Betrieb viel Wärme erzeugen, kann eine nicht rechtzeitige Wärmeableitung zu Bauteilschäden oder einer verkürzten Lebensdauer des Geräts führen. Aluminiumsubstrate sind zudem leicht und eignen sich besser für gewichtssensible Anwendungen wie Automobile und die Luftfahrt als kupferbasierte Materialien. Darüber hinaus ist Aluminium kostengünstig und gut recycelbar, was es kostengünstiger als andere Metallsubstrate macht. Daher setzen viele Branchen auf aluminiumbeschichtete Leiterplatten oder aluminiumbeschichtete Leiterplatten, um Probleme im Wärmemanagement zu lösen.

Wie berechnet man die Schichtdicke von Aluminium?

Beim Entwurf eines Aluminium-PCB-Stackups ist die richtige Wahl der Aluminiumschichtdicke entscheidend. Hersteller typischer Aluminium-PCBs verwenden üblicherweise Aluminium-Basisdicken von 0.8 mm bis 3.0 mm und Kupferschichtdicken von 1 oz bis 3 oz. Die spezifische Dicke sollte anhand der Strombelastung und der Anforderungen an die Wärmeableitung bestimmt werden.

Obwohl es keine universelle Formel zur Messung der Aluminiumschichtdicke gibt, kann sich die Auswahl der Aluminiumschichtdicke auf die folgenden Maße beziehen:

1. Anforderungen an die Wärmeableitung

Verwenden Sie die Formel für den Wärmewiderstand zur Schätzung:

Rθ = t / (k × A)

Kennzahlen:

Rθ = Wärmewiderstand (℃/W)

t = Dicke der Aluminiumschicht (Millimeter), t = Rθ × k × A

k = Wärmeleitfähigkeit von Aluminium (üblicherweise 200 W/m·K)

A = Fläche der Aluminiumplatte (Quadratmeter) 

2. Mechanische Festigkeit

Für größere Leiterplatten oder Anwendungen mit höheren Anforderungen an die strukturelle Festigkeit (wie etwa Automobile und industrielle Steuerungen) wird die Verwendung einer dickeren Aluminiumschicht (z. B. 2.0 mm – 3.0 mm) empfohlen.

3. Anforderungen an die Dicke der fertigen Platte

Wenn die Gesamtdicke der gesamten Platine begrenzt ist (z. B. 1.6 mm oder 2.4 mm), muss die Dicke der Kupferschicht und der Isolierschicht von der Gesamtdicke abgezogen werden, um die maximal verfügbare Dicke der Aluminiumschicht zu bestimmen.

Wenn Sie einen Prototypen aus Aluminium-Leiterplatten benötigen, empfiehlt es sich, einen erfahrenen Hersteller von Leiterplatten mit Metallkern (Metal Core PCB Manufacturer) – wie beispielsweise PCBasic – um Rat zur thermischen Simulation zu fragen.

Struktur einer Aluminium-Leiterplatte

Die einzigartige Struktur der Aluminium-Leiterplatte verbessert die Wärmeableitungskapazität und die mechanische Stabilität erheblich. Im Vergleich zur herkömmlichen FR4-Platine weist das Aluminiumsubstrat eine bessere Wärmeleitfähigkeit auf und eignet sich besonders für Hochleistungsanwendungen.

Die typische Struktur einer aDie Aluminium-Leiterplatte umfasst:

Schaltungsschicht: Eine Kupferschicht zur Herstellung elektrischer Verbindungen, typischerweise mit einer Kupferdicke von 1 oz bis 3 oz, je nach Designanforderungen.

Isolationsschicht: Eine Zwischenschicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit und hervorragender elektrischer Isolationsleistung, die der Schlüssel zur Wärmeleitung zum Aluminiumkern ist.

Aluminium-Kernschicht: Leiterplatte mit verdickter Aluminiumbasis, die hervorragende Wärmeableitungskanäle und mechanische Unterstützung bietet.

Rückseitenschutzschicht (optional): Einige Leiterplatten mit Aluminiumrückseite sind mit einer Schutzschicht überzogen, um Oxidation zu verhindern und die Haltbarkeit zu verbessern.

Beim Entwurf einer Aluminium-Leiterplattenstruktur ist es wichtig, die Spezifikationen aluminiumbasierter kupferkaschierter Laminate zu kennen. Diese kupferkaschierten Laminate sind speziell für eine hohe Wärmeleistung ausgelegt, wobei die Wärmeleitfähigkeit der Isolationsschicht typischerweise zwischen 1 W/mK und 3 W/mK liegt. Bei der Herstellung von Aluminium-Leiterplatten wirken sich Parameter wie Dicke, Oberflächenbehandlung und Spannungsfestigkeit direkt auf die Wärmeleistung und Stabilität der fertigen Platine aus.

Arten von Aluminium-Leiterplatten

Um den Anforderungen verschiedener Anwendungen gerecht zu werden, gibt es verschiedene Arten von Aluminium-Leiterplatten:

Einschichtige Aluminium-Leiterplatte

Eine einlagige Aluminium-Leiterplatte besteht aus einer leitfähigen Kupferfolienschicht, einer isolierenden Mediumschicht und einer Aluminium-Substratschicht. Die Kupferschicht befindet sich üblicherweise oben und ist direkt mit der externen Schaltung verbunden. Die Rückseite ist eine Aluminium-Grundplatte zur Wärmeableitung. Der Aufbau einlagiger Aluminium-Leiterplatten ist einfach, die Herstellungskosten niedrig und der Produktionsprozess ausgereift. Sie wird hauptsächlich für Produkte mit moderater Wärmeentwicklung und offensichtlichen Anforderungen an die Wärmeableitung, aber relativ einfachem Schaltungsdesign verwendet.

Aluminium-Leiterplatten zeichnen sich durch kurze Herstellungszyklen, niedrige Kosten und hohe Zuverlässigkeit aus. Sie unterstützen jedoch keine komplexe Verdrahtung oder multifunktionale Integration und sind auf einfache Schaltungsdesigns beschränkt. Typische Anwendungen von Aluminium-Leiterplatten sind: LED-Straßenlaternen, LED-Module, kleine Leistungsmodule, Audio-Leistungsverstärkerplatinen usw.

Doppelschichtige Aluminium-Leiterplatte

Die doppellagige Aluminium-Leiterplatte verfügt über zwei leitfähige Kupferschichten auf Ober- und Unterseite mit einem isolierenden Medium dazwischen. Sie ermöglicht eine doppellagige Verbindung durch durchkontaktierte Löcher (PTH). Darunter befindet sich weiterhin ein Aluminium-Basismaterial, das für Wärmeableitung und Halt sorgt.

Doppellagige Aluminium-Leiterplatten unterstützen komplexere Schaltungslayouts, wie z. B. Cross-Routing und mehr Komponentenlayouts. Sie bieten sowohl Wärmeableitungsfunktion als auch eine ausgewogene elektrische Leistung. Doppellagige Aluminium-Leiterplatten bieten mehr Gestaltungsfreiheit, komplexere Fertigungsprozesse, eignen sich für komplexere Anwendungen und sind teurer als einseitige Aluminiumsubstrate. Typische Anwendungen sind: Leistungsmodule mittlerer Komplexität, Automobilelektronik, Steuerplatinen für Elektrowerkzeuge usw.

Mehrschichtige Aluminium-Leiterplatte

Mehrschichtige Aluminium-Leiterplatten bestehen aus drei oder mehr Kupferschichten, Isolierschichten und mehrfach übereinander gestapelten Aluminiumsubstratschichten. In der Regel befinden sich in der Mitte eine oder mehrere Schichten Aluminiumbasismaterial. Einige Designs verwenden auch Verbundwerkstoffe als zentralen Wärmeableitungskern. Die Verbindung zwischen den Schichten muss durch komplexe Laminierungs- und Metallisierungstechniken erreicht werden.

Mehrschichtige Aluminium-Leiterplatten eignen sich für Systeme mit hoher Funktionsintegration, hoher Verdrahtungsdichte, hoher Strombelastbarkeit und hoher Wärmeintensität. Sie sind leistungsstark und erfüllen höhere Anforderungen an Systemintegration und Wärmeableitung. Allerdings sind sie schwierig herzustellen, haben einen langen Produktionszyklus und hohe Kosten.

Flexible Aluminiumleiterplatte

Flexible Aluminium-Leiterplatten kombinieren ein Hybriddesign aus lokalen flexiblen Schaltungen (z. B. FPC) und Aluminiumsubstraten. Der flexible Teil besteht aus flexiblen Materialien wie Polyimid, das sich in einem begrenzten Bereich biegen lässt. Der starre Teil ist eine aluminiumbasierte Struktur, die Wärmeableitung und mechanischen Halt bietet.

Flexible Aluminium-Leiterplatten eignen sich besonders für kompakte Geräte, die räumliche Flexibilität erfordern, aber hohe Anforderungen an das Wärmemanagement stellen. Die flexible Aluminium-Leiterplatte zeichnet sich durch eine biegsame Struktur aus. Sie lässt sich biegen und leitet Wärme ab, wodurch die Vorteile beider Materialien kombiniert werden. Sie wird üblicherweise in tragbaren medizinischen Geräten, intelligenten Wearables, Mikrobeleuchtungsmodulen, elektronischen Komponenten für die Luft- und Raumfahrt usw. verwendet.

Vorteile von Aluminium-Leiterplatten

Der größte Vorteil von Aluminium-Leiterplatten ist ihre hervorragende Wärmeableitung. Die Aluminium-Basisschicht leitet Wärme schnell ab, was sie besonders für Bereiche wie LED-Beleuchtung, Stromrichter und Automobilsysteme mit extrem hohen Anforderungen an die Temperaturkontrolle geeignet macht. Neben der thermischen Leistung zeichnen sich Aluminium-Leiterplatten auch durch eine hervorragende mechanische Stabilität aus. Ihre Metallkernstruktur ist widerstandsfähiger gegen Vibrationen, Stöße und Temperaturschwankungen als herkömmliche Glasfaserplatten. 

Ein weiteres bemerkenswertes Merkmal von Aluminiumsubstrat-Leiterplatten ist ihr leichtes Design. Obwohl sie aus Metall bestehen, ist ihr Gesamtgewicht geringer als bei anderen Metallsubstraten. Dadurch eignen sie sich für Anwendungen, bei denen sowohl Wärmeableitung als auch Gewichtsreduzierung erforderlich sind. Noch wichtiger ist, dass Aluminiummaterialien recycelbar sind. Dadurch sind Aluminiumsubstrate umweltfreundlicher als andere Leiterplattentypen und entsprechen dem aktuellen Entwicklungstrend der grünen Fertigung.

Leistung von Aluminium-Leiterplatten

Die Leistung von Aluminium-Leiterplatten hängt von ihren Wärmemanagement-Eigenschaften ab. Bei Hochleistungsanwendungen kann Hitze elektronische Bauteile und Schaltkreise beschädigen, die Alterung beschleunigen und die Leistung des gesamten Systems beeinträchtigen. Im schlimmsten Fall kann dies sogar zum Absturz des gesamten Systems führen. Aluminiumsubstrate können diese Probleme oft lösen, da sie mehr Wärme aufnehmen können als Glasfasersubstrate.

Darüber hinaus verfügen Aluminiumsubstrate über hervorragende mechanische Eigenschaften, die die physikalischen Eigenschaften und die Anpassungsfähigkeit an Umweltbedingungen von Leiterplatten verbessern können. Dies ist besonders vorteilhaft für Anwendungen, die anfällig für Vibrationen und Temperaturschwankungen sind, wie beispielsweise in der Automobilelektronik.

Aus elektrischer Sicht verfügen Aluminium-Leiterplatten über eine leitfähige Kupferschicht zur Signalübertragung und eine dielektrische Schicht zur Vermeidung von Kurzschlüssen. Insgesamt sind Aluminiumsubstrate ein hervorragender thermoelektrischer Verbundwerkstoff mit starken mechanischen Eigenschaften, die ihnen eine hohe Haltbarkeit ermöglichen.

PCBasic's Herstellung von Aluminium-Leiterplatten

Als führender Hersteller von Leiterplatten mit Metallkern konzentriert sich PCBasic auf die Bereitstellung hochwertiger Fertigungsdienstleistungen für Aluminium-Leiterplatten, um die vielfältigen Anforderungen von Kunden in verschiedenen Branchen zu erfüllen.

Die Aluminiumsubstrat-Dienstleistungen von PCBasic umfassen:

• Schnelles Aluminium-PCB-Prototyping

• Herstellung aluminiumbeschichteter Leiterplatten in verschiedenen Dicken und mit unterschiedlichen Oberflächenbehandlungsverfahren

• Unterstützt die Produktion kleiner und großer Chargen ohne Mindestbestellmengenbeschränkung

• Komplettlösungen, einschließlich Leiterplattenherstellung, Komponentenbeschaffung, Montage und Prüfung

Ganz gleich, ob Sie Aluminium-Leiterplatten für die Entwicklung innovativer LED-Produkte oder Aluminiumkern-Leiterplatten für komplexe Industrieanlagen benötigen, PCBasic bietet Ihnen flexible und zuverlässige Lieferunterstützung.

Als zuverlässiger Lieferant von Aluminium-Leiterplatten deckt PCBasic mit seinen Dienstleistungen zahlreiche Bereiche ab, wie etwa Automobile, neue Energien, Medizinelektronik und Unterhaltungselektronik, und unterstützt Kunden dabei, den Markt erfolgreich zu erobern.

Fazit

Die anhaltende Nachfrage nach Zuverlässigkeit, Wärmemanagement und hoher Leistung treibt das rasante Wachstum des Marktes für Aluminiumsubstrate voran. Dank ihrer robusten Struktur, ihrer vielfältigen Ausführungen und ihres breiten Anwendungsspektrums verändern Aluminiumsubstrate verschiedene Branchen, in denen hervorragende Wärmeableitung und Langlebigkeit gefragt sind.

Nutzen Sie die Expertise von PCBasic und sichern Sie sich schnellere Projektabwicklungen und höchste Produktzuverlässigkeit. Durch die Zusammenarbeit mit einem erfahrenen Hersteller von Aluminium-Leiterplatten wie PCBasic können Unternehmen Innovation beschleunigen, die Produktqualität verbessern und sich einen Vorteil im zunehmend wettbewerbsintensiven Markt verschaffen. Erfahren Sie mehr über die Prototyping-Services von PCBasic für Aluminium-Leiterplatten und lassen Sie uns Ihrem Produkt schneller zum Durchbruch verhelfen!