Trovare un Affidabile PWB dell'alluminio Costruttore

Affidarsi a un produttore di PCB affidabile è essenziale per ottenere il massimo dai propri progetti elettronici. Si tratta di aziende che possono assistervi in ogni fase, dalla creazione di un prototipo di PCB all'assemblaggio dei circuiti stampati. Queste aziende saranno in grado di collaborare con voi per garantire che il vostro progetto venga completato nei tempi previsti e nel miglior modo possibile. Questo include la tecnologia avanzata utilizzata dai produttori di circuiti stampati per creare PCB secondo le vostre specifiche.

Tra i numerosi tipi di circuiti stampati, i substrati in alluminio sono particolarmente apprezzati per l'eccellente dissipazione del calore e la stabilità meccanica, che li rendono ideali per dispositivi ad alta potenza e applicazioni LED. Di seguito, diamo un'occhiata più da vicino ai substrati in alluminio. Prima di approfondire l'argomento dei PCB in alluminio, è necessario acquisire una conoscenza di base dei PCB con nucleo metallico.

Cosa sono i PCB Metal Core?

I PCB con nucleo metallico, noti anche come PCB termici, sono progettati per resistere a temperature fino a 130-200 °C, a seconda dei materiali utilizzati. Sono più efficienti termicamente rispetto ai tradizionali substrati FR-4 e offrono una maggiore velocità di raffreddamento. Hanno inoltre una conduttività termica superiore e sono più adatti per applicazioni ad alte temperature.

I PCB con nucleo metallico sono comunemente utilizzati in applicazioni che generano molto calore. Sono particolarmente utili nelle applicazioni aerospaziali. Le loro capacità termiche consentono loro di dissipare il calore in modo efficiente, prevenendo la formazione di punti caldi in prossimità dei componenti attivi. I PCB con nucleo metallico sono comunemente realizzati utilizzando un substrato di alluminio, sebbene anche rame e acciaio vengano utilizzati per applicazioni specifiche. Questo perché l'alluminio è un materiale atossico con un'elevata conduttività termica. È anche riciclabile.

Cos'è un PCB in alluminio?

Il PCB in alluminio, noto anche come PCB con nucleo metallico o PCB con nucleo in alluminio, è un circuito stampato con substrato in alluminio. A differenza dei tradizionali circuiti stampati in fibra di vetro FR4, questo materiale a base di alluminio ha una buona conduttività termica e può efficacemente condurre il calore lontano dai componenti chiave, migliorando così la stabilità e la durata del circuito stampato in ambienti ad alta potenza e alta temperatura. I PCB in alluminio sono ampiamente utilizzati in settori con elevati requisiti di gestione termica come l'illuminazione a LED, i moduli di potenza e l'elettronica automobilistica. I substrati in alluminio presentano requisiti elevati per quanto riguarda i metodi di conservazione: devono essere conservati in un ambiente asciutto e a temperatura costante e sigillati con un imballaggio sottovuoto antistatico per evitare l'ossidazione della superficie del rame e il degrado delle prestazioni del PCB in alluminio prima della SMT.

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Perché l'alluminio viene utilizzato nei circuiti stampati?

Il motivo principale per cui l'alluminio viene utilizzato nei circuiti stampati è la sua eccellente capacità di dissipazione del calore. Poiché i circuiti stampati generano molto calore durante il funzionamento, se questo non viene dissipato in tempo, può danneggiare i componenti o ridurne la durata utile. Inoltre, i substrati in alluminio sono leggeri e più adatti ad applicazioni sensibili al peso, come quelle automobilistiche e aeronautiche, rispetto ai materiali a base di rame. Inoltre, l'alluminio ha un basso costo e un'elevata riciclabilità, il che lo rende più conveniente rispetto ad altri substrati metallici. Pertanto, molti settori si sono rivolti all'utilizzo di PCB rivestiti in alluminio o PCB con supporto in alluminio per risolvere i problemi di gestione termica.

Come calcolare lo spessore dello strato di alluminio?

Quando si progetta un PCB in alluminio, è fondamentale selezionare correttamente lo spessore dello strato di alluminio. I produttori di PCB in alluminio solitamente forniscono spessori di base in alluminio da 0.8 mm a 3.0 mm e spessori di strato in rame da 1 oz a 3 oz. Lo spessore specifico deve essere determinato in base al carico di corrente e ai requisiti di dissipazione del calore.

Sebbene non esista una formula universale per misurare lo spessore dello strato di alluminio, la selezione dello spessore dello strato di alluminio può fare riferimento alle seguenti dimensioni:

1. Requisiti di dissipazione del calore

Utilizzare la formula della resistenza termica per stimare:

Rθ = t / (k × A)

Dove:

Rθ = resistenza termica (℃/W)

t = spessore dello strato di alluminio (millimetri), t = Rθ × k × A

k = conduttività termica dell'alluminio (solitamente 200 W/m·K)

A = area della piastra di alluminio (metri quadrati) 

2. Resistenza meccanica

Per PCB di dimensioni maggiori o applicazioni con requisiti più elevati di resistenza strutturale (ad esempio automobili e controllo industriale), si consiglia di utilizzare uno strato di alluminio più spesso (ad esempio 2.0 mm-3.0 mm).

3. Requisiti di spessore della tavola finita

Se lo spessore totale dell'intera scheda è limitato (ad esempio 1.6 mm o 2.4 mm), lo spessore dello strato di rame e dello strato isolante devono essere sottratti dallo spessore totale per determinare lo spessore massimo disponibile dello strato di alluminio.

Se hai bisogno di una prototipazione di PCB in alluminio, ti consigliamo di consultare un produttore di PCB con nucleo in metallo esperto (Metal Core PCB Manufacturer), come PCBasic, per consigli sulla simulazione termica.

Struttura del PCB in alluminio

La struttura del PCB in alluminio è unica, il che può migliorare notevolmente la capacità di dissipazione del calore e la stabilità meccanica. Rispetto al tradizionale circuito stampato FR4, il substrato in alluminio offre una migliore conduttività termica ed è particolarmente adatto per applicazioni ad alta potenza.

La struttura tipica di un aLa scheda PCB in alluminio include:

Livello del circuito: Uno strato di rame utilizzato per formare connessioni elettriche, in genere con uno spessore di rame che varia da 1 oz a 3 oz, a seconda dei requisiti di progettazione.

Strato isolante: Uno strato intermedio con elevata conduttività termica ed eccellenti prestazioni di isolamento elettrico, che è la chiave per la conduzione del calore sul nucleo di alluminio.

Strato centrale in alluminio: PCB con base in alluminio ispessito, che fornisce eccellenti canali di dissipazione del calore e supporto meccanico.

Strato protettivo posteriore (facoltativo): Alcuni PCB con supporto in alluminio sono rivestiti da uno strato protettivo per prevenirne l'ossidazione e aumentarne la durata.

Quando si progetta una struttura PCB in alluminio, è fondamentale comprendere le specifiche dei laminati in alluminio rivestiti in rame. Questi laminati rivestiti in rame sono specificamente progettati per elevate prestazioni termiche, con una conduttività termica dello strato isolante che varia tipicamente da 1 W/mK a 3 W/mK. Nel processo di produzione di PCB in alluminio, parametri come spessore, trattamento superficiale e resistenza alla tensione di tenuta influiranno direttamente sulle prestazioni termiche e sulla stabilità della scheda finale.

Tipi di PCB in alluminio

Per soddisfare le esigenze delle varie applicazioni, esistono diversi tipi di PCB in alluminio:

PCB in alluminio monostrato

Un PCB in alluminio monostrato è composto da uno strato di lamina di rame conduttiva, uno strato intermedio isolante e uno strato di substrato in alluminio. Lo strato di rame si trova solitamente sulla parte superiore, direttamente collegato al circuito esterno, mentre il retro è costituito da una piastra di base in alluminio per la dissipazione del calore. La struttura dei PCB in alluminio monostrato è semplice, i costi di produzione sono bassi e il processo produttivo è maturo. Viene utilizzato principalmente per prodotti con una generazione di calore moderata, evidenti requisiti di dissipazione del calore, ma con un design circuitale relativamente semplice.

I PCB in alluminio hanno un ciclo di produzione breve, costi contenuti ed elevata affidabilità. Tuttavia, non supportano cablaggi complessi o integrazioni multifunzionali e sono limitati alla progettazione di circuiti semplici. Le applicazioni tipiche dei PCB in alluminio includono: lampioni a LED, moduli LED, moduli di potenza di piccole dimensioni, schede per amplificatori audio, ecc.

PCB in alluminio a doppio strato

Il PCB in alluminio a doppio strato presenta due strati conduttivi in rame sulla parte superiore e inferiore, con un mezzo isolante intermedio. Si ottiene così un'interconnessione a doppio strato tramite fori passanti placcati (PTH). Al di sotto, si trova ancora un materiale di base in alluminio, che fornisce dissipazione del calore e supporto.

I PCB in alluminio a doppio strato supportano layout circuitali più complessi, come il cross-routing e un maggior numero di componenti. Offrono sia una buona dissipazione del calore che un buon equilibrio tra prestazioni elettriche. I PCB in alluminio a doppio strato offrono maggiore libertà di progettazione, processi di produzione più complessi, sono adatti ad applicazioni più complesse e hanno costi di produzione più elevati rispetto ai substrati in alluminio a faccia singola. Le applicazioni tipiche includono: moduli di potenza di media complessità, elettronica automobilistica, schede di controllo per utensili elettrici, ecc.

PCB in alluminio multistrato

I PCB multistrato in alluminio sono composti da tre o più strati di rame, strati isolanti e strati di substrato in alluminio sovrapposti. Solitamente, al centro sono presenti uno o più strati di materiali di base in alluminio. Alcuni progetti utilizzano anche materiali compositi come nucleo centrale di dissipazione del calore. L'interconnessione tra gli strati deve essere realizzata tramite complesse tecniche di laminazione e metallizzazione dei fori.

I PCB multistrato in alluminio sono adatti a sistemi con elevata integrazione funzionale, elevata densità di cablaggio, elevata capacità di trasporto di corrente e elevata intensità termica. Sono potenti e in grado di soddisfare requisiti di integrazione di sistema e dissipazione del calore di livello superiore. Tuttavia, sono difficili da produrre, hanno un lungo ciclo di produzione e costi elevati.

PCB in alluminio flessibile

Il PCB flessibile in alluminio combina un design ibrido di circuiti flessibili locali (come l'FPC) e substrati in alluminio. La parte flessibile adotta materiali flessibili come la poliimmide, che possono raggiungere una flessione entro un intervallo limitato. La parte rigida è una struttura a base di alluminio, che fornisce dissipazione del calore e supporto meccanico.

I PCB flessibili in alluminio sono particolarmente adatti per dispositivi compatti che richiedono flessibilità spaziale ma presentano elevati requisiti di gestione termica. Il PCB flessibile in alluminio presenta una struttura pieghevole. Può essere piegato e dissipare il calore, combinando i vantaggi di entrambi i materiali. Viene solitamente utilizzato in dispositivi medici portatili, dispositivi indossabili intelligenti, moduli di microilluminazione, componenti elettronici aerospaziali, ecc.

Vantaggi dei PCB in alluminio

Il vantaggio più importante dei PCB in alluminio è la loro eccellente dissipazione del calore. Lo strato di base in alluminio può condurre rapidamente il calore, il che lo rende particolarmente adatto a settori come l'illuminazione a LED, i convertitori di potenza e i sistemi automobilistici, che richiedono requisiti estremamente elevati per il controllo dell'aumento di temperatura. Oltre alle prestazioni termiche, i PCB con substrato in alluminio offrono anche un'eccellente stabilità meccanica. La struttura del nucleo metallico è più resistente a vibrazioni, urti e variazioni di temperatura rispetto ai tradizionali circuiti stampati in fibra di vetro. 

Inoltre, una caratteristica degna di nota dei PCB con substrato in alluminio è la loro leggerezza: sebbene siano realizzati in metallo, il loro peso complessivo è inferiore rispetto ad altre opzioni con substrato metallico, rendendoli adatti all'uso in scenari che richiedono sia la dissipazione del calore che la riduzione del peso. Ancora più importante, i materiali in alluminio sono riciclabili, rendendo i substrati in alluminio più ecologici rispetto ad altri tipi di PCB, in linea con l'attuale tendenza di sviluppo della produzione ecosostenibile.

Prestazioni dei PCB in alluminio

Le prestazioni dei PCB in alluminio dipendono dalle loro proprietà di gestione termica. Nelle applicazioni ad alta potenza, il calore può causare problemi ai componenti elettronici e ai circuiti, accelerandone l'invecchiamento e causando un degrado delle prestazioni complessive del sistema. Nel peggiore dei casi, può persino causare il crash dell'intero sistema. I substrati in alluminio possono spesso risolvere questi problemi perché assorbono più calore rispetto ai substrati in fibra di vetro.

Inoltre, i substrati in alluminio presentano proprietà meccaniche superiori che possono migliorare le proprietà fisiche e l'adattabilità ambientale dei circuiti stampati. Questo è molto vantaggioso per le applicazioni soggette a vibrazioni e variazioni di temperatura, come l'elettronica automobilistica.

Dal punto di vista elettrico, i PCB in alluminio presentano uno strato conduttivo in rame per la trasmissione del segnale e uno strato dielettrico per prevenire i cortocircuiti. Nel complesso, i substrati in alluminio sono un eccellente materiale composito termoelettrico con elevate proprietà meccaniche che consentono loro di resistere a lungo.

PCBBasic's Produzione di PCB in alluminio

In qualità di produttore leader di PCB con nucleo in metallo, PCBasic si concentra sulla fornitura di servizi di produzione di PCB in alluminio di alta qualità per soddisfare le diverse esigenze dei clienti in diversi settori.

I servizi di substrati in alluminio di PCBasic includono:

• Prototipazione rapida di PCB in alluminio

• Produzione di PCB rivestiti in alluminio di vari spessori e processi di trattamento superficiale

• Supporta la produzione in piccoli o grandi lotti, senza limiti di quantità minima d'ordine

• Soluzioni complete, tra cui produzione di PCB, approvvigionamento di componenti, assemblaggio e collaudo

Che abbiate bisogno di schede PCB in alluminio per lo sviluppo di innovativi prodotti LED o di PCB con nucleo in alluminio per apparecchiature industriali complesse, PCBasic è in grado di fornire un supporto di consegna flessibile e affidabile.

In qualità di fornitore affidabile di PCB in alluminio, i servizi di PCBasic coprono molteplici settori, tra cui quello automobilistico, delle nuove energie, dell'elettronica medicale e dell'elettronica di consumo, aiutando i clienti a conquistare con successo il mercato.

Conclusione

La continua richiesta di affidabilità, gestione termica e prestazioni elevate sta guidando la rapida crescita del mercato dei substrati in alluminio. Grazie alla loro struttura robusta, alla varietà di tipologie e all'ampia gamma di applicazioni, i substrati in alluminio stanno rivoluzionando diversi settori che richiedono un'eccellente dissipazione del calore e una lunga durata.

Sfruttando l'esperienza di PCBasic, puoi garantire tempi di consegna più rapidi e un'affidabilità del prodotto superiore. Scegliendo di collaborare con un produttore di PCB con substrato in alluminio esperto come PCBasic, le aziende possono accelerare il ritmo dell'innovazione, migliorare la qualità del prodotto e ottenere un vantaggio in un mercato sempre più competitivo. Scopri i servizi di prototipazione di PCB in alluminio di PCBasic e lascia che aiutiamo il tuo prodotto a raggiungere il successo più velocemente!