Encontrar un Confiable PCB de aluminio Fabricante

Contar con un fabricante de PCB confiable es esencial para optimizar sus proyectos electrónicos. Estas empresas pueden ayudarle con todo, desde la creación de un prototipo de PCB hasta el ensamblaje de las placas de circuito. Estas empresas trabajarán con usted para garantizar que su proyecto se complete a tiempo y de la mejor manera posible. Esto incluye la tecnología avanzada que utilizan los fabricantes de placas de circuito para crear PCB según sus especificaciones exactas.

Entre los muchos tipos de placas de circuito impreso, los sustratos de aluminio son especialmente populares por su excelente disipación térmica y estabilidad mecánica, lo que los hace ideales para dispositivos de alta potencia y aplicaciones LED. A continuación, analicemos con más detalle los sustratos de aluminio. Antes de profundizar en las PCB de aluminio, es necesario comprender las PCB con núcleo metálico.

¿Qué son las PCB con núcleo metálico?

Las PCB con núcleo metálico, también conocidas como PCB térmicas, están diseñadas para soportar temperaturas de hasta 130 °C a 200 °C, según los materiales utilizados. Son más eficientes térmicamente que los sustratos FR-4 tradicionales y ofrecen una mayor velocidad de enfriamiento. Además, presentan una conductividad térmica superior y son más adecuadas para aplicaciones de alta temperatura.

Las PCB con núcleo metálico se utilizan comúnmente en aplicaciones que generan mucho calor. Son especialmente útiles en aplicaciones aeroespaciales. Sus capacidades térmicas les permiten disipar el calor eficientemente, evitando la formación de puntos calientes cerca de los componentes activos. Las PCB con núcleo metálico se fabrican comúnmente con sustrato de aluminio, aunque el cobre y el acero también se utilizan para aplicaciones específicas. Esto se debe a que el aluminio es un material no tóxico con alta conductividad térmica. Además, es reciclable.

¿Qué es un PCB de aluminio?

La PCB de aluminio, también conocida como PCB de núcleo metálico o PCB de núcleo de aluminio, es una placa de circuito impreso con sustrato de aluminio. A diferencia de las placas de fibra de vidrio FR4 tradicionales, este material a base de aluminio presenta una buena conductividad térmica y puede disipar eficazmente el calor de los componentes clave, mejorando así la estabilidad y durabilidad de la placa en entornos de alta potencia y alta temperatura. Las PCB de aluminio se utilizan ampliamente en sectores con altos requisitos de gestión térmica, como la iluminación LED, los módulos de potencia y la electrónica automotriz. Los sustratos de aluminio presentan altos requisitos de almacenamiento: deben almacenarse en un entorno seco y a temperatura constante, y sellarse al vacío con un envase antiestático para evitar la oxidación de la superficie del cobre y la degradación del rendimiento de la placa PCB de aluminio antes de la SMT.

Acerca de PCBasic

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¿Por qué se utiliza aluminio en las placas de circuitos?

La razón principal por la que se utiliza aluminio en placas de circuito impreso es su excelente disipación térmica. Dado que las placas de circuito impreso generan mucho calor durante su funcionamiento, si este no se disipa a tiempo, puede dañar los componentes o acortar su vida útil. Además, los sustratos de aluminio son ligeros y más adecuados para aplicaciones sensibles al peso, como la automoción y la aviación, que los materiales a base de cobre. Además, el aluminio tiene un bajo coste y una alta reciclabilidad, lo que lo hace más rentable que otros sustratos metálicos. Por lo tanto, muchas industrias han optado por el uso de PCB revestidos o con soporte de aluminio para resolver problemas de gestión térmica.

¿Cómo calcular el espesor de la capa de aluminio?

Al diseñar una estructura de PCB de aluminio, es fundamental seleccionar correctamente el espesor de la capa de aluminio. Los fabricantes de PCB de aluminio suelen ofrecer espesores de base de aluminio de 0.8 mm a 3.0 mm y de capa de cobre de 1 oz a 3 oz. El espesor específico debe determinarse en función de la carga actual y los requisitos de disipación térmica.

Aunque no existe una fórmula universal para medir el espesor de la capa de aluminio, la selección del espesor de la capa de aluminio puede referirse a las siguientes dimensiones:

1. Requisitos de disipación de calor

Utilice la fórmula de resistencia térmica para estimar:

Rθ = t / (k × A)

Lugar:

Rθ = resistencia térmica (℃/W)

t = espesor de la capa de aluminio (milímetros), t = Rθ × k × A

k = conductividad térmica del aluminio (normalmente 200 W/m·K)

A = área de la placa de aluminio (metros cuadrados) 

2. Resistencia mecánica

Para PCB más grandes o aplicaciones con mayores requisitos de resistencia estructural (como automóviles y control industrial), se recomienda utilizar una capa de aluminio más gruesa (como 2.0 mm-3.0 mm).

3. Requisitos de espesor del tablero terminado

Si el espesor total de toda la placa es limitado (por ejemplo, 1.6 mm o 2.4 mm), el espesor de la capa de cobre y de la capa de aislamiento se debe restar del espesor total para determinar el espesor máximo disponible de la capa de aluminio.

Si necesita prototipos de PCB de aluminio, se recomienda consultar a un fabricante de PCB con núcleo de metal experimentado (fabricante de PCB con núcleo de metal), como PCBasic, para obtener asesoramiento sobre simulación térmica.

Estructura de PCB de aluminio

La estructura única de la PCB de aluminio mejora considerablemente la disipación térmica y la estabilidad mecánica. En comparación con la placa FR4 tradicional, el sustrato de aluminio ofrece una mejor conductividad térmica y es especialmente adecuado para aplicaciones de alta potencia.

La estructura típica de un aLa placa PCB de aluminio incluye:

Capa de circuito: Una capa de cobre utilizada para formar conexiones eléctricas, generalmente con un espesor de cobre que varía entre 1 oz y 3 oz, según los requisitos de diseño.

Capa de aislamiento: Una capa intermedia con alta conductividad térmica y excelente rendimiento de aislamiento eléctrico, que es la clave para la conducción del calor al núcleo de aluminio.

Capa de núcleo de aluminio: PCB con base de aluminio engrosado, que proporciona excelentes canales de disipación de calor y soporte mecánico.

Capa protectora posterior (opcional): Algunas PCB con respaldo de aluminio están recubiertas con una capa protectora para evitar la oxidación y mejorar la durabilidad.

Al diseñar una estructura de PCB de aluminio, es necesario comprender las especificaciones de los laminados revestidos de cobre a base de aluminio. Estos laminados revestidos de cobre están especialmente diseñados para un alto rendimiento térmico, con una conductividad térmica de la capa aislante que suele oscilar entre 1 W/mK y 3 W/mK. En el proceso de fabricación de PCB de aluminio, parámetros como el espesor, el tratamiento superficial y la tensión de resistencia afectan directamente al rendimiento térmico y la estabilidad de la placa final.

Tipos de PCB de aluminio

Para satisfacer las demandas de diversas aplicaciones, existen varios tipos diferentes de PCB de aluminio:

PCB de aluminio de una sola capa

Una PCB de aluminio monocapa se compone de una lámina de cobre conductora, una capa de medio aislante y una capa de sustrato de aluminio. Su capa de cobre suele estar en la parte superior, conectada directamente al circuito externo, y la parte posterior es una placa base de aluminio para disipación de calor. La estructura de las placas PCB de aluminio monocapa es simple, el costo de fabricación es bajo y el proceso de producción es avanzado. Se utiliza principalmente para productos con generación de calor moderada, requisitos obvios de disipación de calor, pero con un diseño de circuito relativamente simple.

Las PCB de aluminio tienen un ciclo de fabricación corto, son económicas y altamente fiables. Sin embargo, no admiten cableado complejo ni integración multifuncional, y se limitan al diseño de circuitos simples. Entre las aplicaciones típicas de las PCB de aluminio se incluyen: farolas LED, módulos LED, módulos de potencia pequeños, placas amplificadoras de audio, etc.

PCB de aluminio de doble capa

La PCB de aluminio de doble capa cuenta con dos capas conductoras de cobre en la parte superior e inferior, con un medio aislante entre ellas. Esta interconexión se logra mediante orificios pasantes (PTH). Debajo, se encuentra una base de aluminio que proporciona disipación térmica y soporte.

Las PCB de aluminio de doble capa admiten diseños de circuitos más complejos, como el enrutamiento cruzado y una mayor cantidad de componentes. Ofrecen disipación térmica y un buen equilibrio de rendimiento eléctrico. Ofrecen mayor libertad de diseño, procesos de fabricación más complejos, son adecuadas para aplicaciones más complejas y tienen un mayor coste de fabricación que los sustratos de aluminio de una sola cara. Entre sus aplicaciones típicas se incluyen: módulos de potencia de complejidad media, electrónica automotriz, placas de control de herramientas eléctricas, etc.

PCB de aluminio multicapa

Las PCB de aluminio multicapa se componen de tres o más capas de cobre, capas aislantes y capas de sustrato de aluminio apiladas varias veces. Generalmente, hay una o más capas de materiales base de aluminio en el centro. Algunos diseños también utilizan materiales compuestos como núcleo central de disipación de calor. La interconexión entre capas debe lograrse mediante técnicas complejas de laminación y metalización de agujeros.

Las PCB de aluminio multicapa son adecuadas para sistemas con alta integración funcional, cableado de alta densidad, alta capacidad de conducción de corriente y alta intensidad térmica. Son potentes y cumplen con los requisitos más exigentes de integración de sistemas y disipación de calor. Sin embargo, su fabricación es compleja, el ciclo de producción es largo y los costos son elevados.

PCB de aluminio flexible

La PCB flexible de aluminio combina un diseño híbrido de circuitos flexibles locales (como FPC) y sustratos de aluminio. Su parte flexible utiliza materiales flexibles como la poliimida, que permite doblarse en un rango limitado. La parte rígida es una estructura de aluminio que proporciona disipación térmica y soporte mecánico.

Las PCB de aluminio flexible son especialmente adecuadas para dispositivos compactos que requieren flexibilidad espacial, pero con altos requisitos de gestión térmica. La PCB de aluminio flexible presenta una estructura flexible. Puede doblarse y disipar el calor, combinando las ventajas de ambos materiales. Se utiliza habitualmente en dispositivos médicos portátiles, dispositivos inteligentes portátiles, módulos de microiluminación, componentes electrónicos aeroespaciales, etc.

Ventajas de los PCB de aluminio

La principal ventaja de las PCB de aluminio es su excelente disipación térmica. La capa base de aluminio puede conducir el calor rápidamente, lo que resulta especialmente adecuado para campos como la iluminación LED, los convertidores de potencia y los sistemas automotrices, que exigen un control de temperatura extremadamente alto. Además del rendimiento térmico, las PCB con sustrato de aluminio también presentan una excelente estabilidad mecánica. Su estructura de núcleo metálico es más resistente a la vibración, los impactos y los cambios de temperatura que las placas de fibra de vidrio tradicionales. 

Además, una característica destacada de las PCB con sustrato de aluminio es su diseño ligero: aunque están hechas de metal, su peso total es menor que el de otras opciones de sustrato metálico, lo que las hace ideales para entornos que requieren disipación de calor y reducción de peso. Más importante aún, el aluminio es reciclable, lo que las hace más ecológicas que otros tipos de PCB, en línea con la tendencia actual de desarrollo de la fabricación ecológica.

Rendimiento de las PCB de aluminio

El rendimiento de las PCB de aluminio depende de sus propiedades de gestión térmica. En aplicaciones de alta potencia, el calor puede causar problemas en los componentes y circuitos electrónicos, acelerando el envejecimiento de los componentes y provocando una degradación general del rendimiento del sistema. En el peor de los casos, puede incluso provocar el fallo de todo el sistema. Si bien los sustratos de aluminio suelen solucionar estos problemas, ya que absorben más calor que los sustratos de fibra de vidrio.

Además, los sustratos de aluminio poseen propiedades mecánicas superiores que pueden mejorar las propiedades físicas y la adaptabilidad ambiental de los circuitos impresos. Esto resulta muy beneficioso para aplicaciones susceptibles a vibraciones y cambios de temperatura, como la electrónica automotriz.

Desde una perspectiva eléctrica, las PCB de aluminio cuentan con una capa conductora de cobre para la transmisión de señales y una capa dieléctrica para evitar cortocircuitos. En resumen, los sustratos de aluminio son un excelente material compuesto termoeléctrico con sólidas propiedades mecánicas que les confieren una alta durabilidad.

PCBbásico's Fabricación de PCB de aluminio

Como fabricante líder de PCB con núcleo de metal, PCBasic se centra en brindar servicios de fabricación de PCB de aluminio de alta calidad para satisfacer las diversas necesidades de los clientes en diferentes industrias.

Los servicios de sustrato de aluminio de PCBasic incluyen:

• Prototipado rápido de PCB de aluminio

• Fabricación de PCB revestidos de aluminio de diversos espesores y procesos de tratamiento de superficies.

• Admite producción en lotes pequeños o grandes, sin límite de cantidad mínima de pedido.

• Soluciones integrales, que incluyen fabricación de PCB, adquisición de componentes, ensamblaje y pruebas.

Ya sea que necesite placas PCB de aluminio para desarrollar productos LED innovadores o PCB con núcleo de aluminio para equipos industriales complejos, PCBasic puede brindarle un soporte de entrega flexible y confiable.

Como proveedor confiable de PCB de aluminio, los servicios de PCBasic cubren múltiples campos, como automóviles, nuevas energías, electrónica médica y electrónica de consumo, ayudando a los clientes a capturar con éxito el mercado.

Conclusión

La continua demanda de fiabilidad, gestión térmica y alto rendimiento impulsa el rápido crecimiento del mercado de sustratos de aluminio. Gracias a su robusta estructura, su diversidad de tipos y su amplia gama de aplicaciones, los sustratos de aluminio están transformando diversas industrias que requieren excelente disipación térmica y durabilidad.

Al aprovechar la experiencia de PCBasic, puede garantizar una entrega más rápida de sus proyectos y una fiabilidad superior del producto. Al elegir un fabricante experimentado de PCB de sustrato de aluminio como PCBasic, las empresas pueden acelerar el ritmo de innovación, mejorar la calidad de sus productos y obtener una ventaja competitiva en un mercado cada vez más competitivo. ¡Infórmese sobre los servicios de prototipado de PCB de aluminio de PCBasic y permítanos ayudarle a que su producto alcance un gran avance más rápido!