Encontrar um Confiável PCB de alumínio Fabricante

Contratar um fabricante de PCB confiável é essencial se você deseja aproveitar ao máximo seus projetos eletrônicos. Essas empresas podem ajudá-lo em tudo, desde a criação de um protótipo de PCB até a montagem das placas de circuito. Essas empresas poderão trabalhar com você para garantir que seu projeto seja concluído no prazo e da melhor maneira possível. Isso inclui a tecnologia avançada usada pelos fabricantes de placas de circuito para criar PCBs de acordo com suas especificações exatas.

Entre os diversos tipos de placas de circuito, os substratos de alumínio são particularmente apreciados por sua excelente dissipação de calor e estabilidade mecânica, tornando-os ideais para dispositivos de alta potência e aplicações de LED. A seguir, vamos analisar mais detalhadamente os substratos de alumínio. Antes de nos aprofundarmos nas PCBs de alumínio, precisamos ter um conhecimento básico sobre PCBs com núcleo metálico.

O que são PCBs de núcleo metálico?

PCBs com núcleo metálico, também conhecidos como PCBs térmicos, são projetados para suportar temperaturas de até 130 °C a 200 °C, dependendo dos materiais utilizados. São mais eficientes termicamente do que os substratos FR-4 tradicionais e oferecem uma velocidade de resfriamento mais rápida. Também possuem condutividade térmica superior e são mais adequados para aplicações em altas temperaturas.

PCBs com núcleo metálico são comumente usadas em aplicações que produzem muito calor. São especialmente úteis em aplicações aeroespaciais. Suas capacidades térmicas permitem dissipar o calor de forma eficiente, evitando a formação de pontos quentes próximos aos componentes ativos. PCBs com núcleo metálico são comumente fabricadas com substrato de alumínio, embora cobre e aço também sejam usados ​​em aplicações específicas. Isso ocorre porque o alumínio é um material atóxico e com alta condutividade térmica. Além disso, é reciclável.

O que é um PCB de alumínio?

PCB de alumínio, também conhecida como PCB com núcleo metálico ou PCB com núcleo de alumínio, é uma placa de circuito com substrato de alumínio. Ao contrário das placas de fibra de vidro FR4 tradicionais, este material à base de alumínio possui boa condutividade térmica e pode conduzir o calor de forma eficaz para longe dos componentes principais, melhorando assim a estabilidade e a durabilidade da placa de circuito em ambientes de alta potência e alta temperatura. PCBs de alumínio são amplamente utilizados em áreas com altos requisitos de gerenciamento térmico, como iluminação LED, módulos de potência e eletrônica automotiva. Os substratos de alumínio têm altos requisitos para métodos de armazenamento: devem ser armazenados em um ambiente seco e com temperatura constante e selados com embalagem a vácuo antiestática para evitar a oxidação da superfície do cobre e a degradação do desempenho da placa PCB de alumínio antes da SMT.

Sobre PCBasic

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Por que o alumínio é usado em placas de circuito?

A principal razão pela qual o alumínio é usado em placas de circuito é seu excelente desempenho de dissipação de calor. Como as placas de circuito geram muito calor durante a operação, se o calor não for dissipado a tempo, pode causar danos aos componentes ou reduzir a vida útil do dispositivo. Além disso, os substratos de alumínio são leves e mais adequados para aplicações sensíveis ao peso, como automóveis e aviação, do que materiais à base de cobre. Além disso, o alumínio tem baixo custo e alta reciclabilidade, tornando-o mais econômico do que outros substratos metálicos. Portanto, muitas indústrias têm recorrido ao uso de PCBs revestidos de alumínio ou PCBs com suporte de alumínio para solucionar problemas de gerenciamento térmico.

Como calcular a espessura da camada de alumínio?

Ao projetar um conjunto de PCBs de alumínio, é fundamental selecionar corretamente a espessura da camada de alumínio. Os fabricantes típicos de PCBs de alumínio geralmente fornecem espessuras de base de alumínio de 0.8 mm a 3.0 mm e espessuras de camada de cobre de 1 onça a 3 onças. A espessura específica deve ser determinada com base na carga atual e nos requisitos de dissipação de calor.

Embora não haja uma fórmula universal para medir a espessura da camada de alumínio, a seleção da espessura da camada de alumínio pode se referir às seguintes dimensões:

1. Requisitos de dissipação de calor

Use a fórmula de resistência térmica para estimar:

Rθ = t / (k × A)

Onde:

Ro = resistência térmica (℃/W)

t = espessura da camada de alumínio (milímetros), t = Rθ × k × A

k = condutividade térmica do alumínio (geralmente 200 W/m·K)

A = área da placa de alumínio (metros quadrados) 

2. Resistência Mecânica

Para PCBs maiores ou aplicações com maiores requisitos de resistência estrutural (como automóveis e controle industrial), é recomendável usar uma camada de alumínio mais espessa (como 2.0 mm-3.0 mm).

3. Requisitos de espessura da placa acabada

Se a espessura total de toda a placa for limitada (como 1.6 mm ou 2.4 mm), a espessura da camada de cobre e da camada de isolamento deve ser subtraída da espessura total para determinar a espessura máxima disponível da camada de alumínio.

Se você precisar de prototipagem de PCB de alumínio, é recomendável consultar um fabricante experiente de PCB com núcleo de metal (Metal Core PCB Manufacturer) - como a PCBasic, para obter conselhos sobre simulação térmica.

Estrutura do PCB de alumínio

A estrutura única da placa de circuito impresso de alumínio pode aumentar significativamente a capacidade de dissipação de calor e a estabilidade mecânica. Comparado com a placa FR4 tradicional, o substrato de alumínio possui melhor condutividade térmica e é particularmente adequado para cenários de aplicação de alta potência.

A estrutura típica de um aA placa PCB de alumínio inclui:

Camada de circuito: Uma camada de cobre usada para formar conexões elétricas, normalmente com uma espessura de cobre variando de 1 onça a 3 onças, dependendo dos requisitos do projeto.

Camada de isolamento: Uma camada intermediária com alta condutividade térmica e excelente desempenho de isolamento elétrico, que é a chave para a condução de calor para o núcleo de alumínio.

Camada de núcleo de alumínio: PCB com base de alumínio espessada, proporcionando excelentes canais de dissipação de calor e suporte mecânico.

Camada protetora traseira (opcional): Alguns PCBs com revestimento de alumínio são revestidos com uma camada protetora para evitar oxidação e aumentar a durabilidade.

Ao projetar uma estrutura de PCB de alumínio, é necessário compreender as especificações dos laminados revestidos de cobre à base de alumínio. Esses laminados revestidos de cobre são especialmente projetados para alto desempenho térmico, com a condutividade térmica da camada isolante variando tipicamente de 1 W/mK a 3 W/mK. No processo de fabricação de PCB de alumínio, parâmetros como espessura, tratamento de superfície e desempenho de tensão suportável afetarão diretamente o desempenho térmico e a estabilidade da placa final.

Tipos de PCB de alumínio

Para atender às demandas de diversas aplicações, existem vários tipos diferentes de PCBs de alumínio:

PCB de alumínio de camada única

Uma placa de circuito impresso de alumínio de camada única é composta por uma camada de folha de cobre condutora, uma camada isolante e uma camada de substrato de alumínio. Sua camada de cobre geralmente fica na parte superior, conectada diretamente ao circuito externo, e na parte traseira, há uma placa de base de alumínio para dissipação de calor. A estrutura das placas de circuito impresso de alumínio de camada única é simples, o custo de fabricação é baixo e o processo de produção é avançado. É usada principalmente para produtos com geração moderada de calor, requisitos óbvios de dissipação de calor, mas com projeto de circuito relativamente simples.

PCBs de alumínio têm um ciclo de fabricação curto, baixo custo e alta confiabilidade. No entanto, não suportam cabeamento complexo ou integração multifuncional, limitando-se a projetos de circuitos simples. Aplicações típicas de PCBs de alumínio incluem: lâmpadas de LED para iluminação pública, módulos de LED, módulos de baixa potência, placas amplificadoras de áudio, etc.

PCB de alumínio de camada dupla

A placa de circuito impresso de alumínio de camada dupla possui duas camadas de cobre condutor na parte superior e inferior, com um meio isolante entre elas. Ela alcança a interconexão de camada dupla por meio de furos passantes revestidos (PTH). Por baixo, ainda há um material de base de alumínio, proporcionando dissipação de calor e suporte.

PCBs de alumínio de dupla camada suportam layouts de circuitos mais complexos, como roteamento cruzado e layouts com mais componentes. Elas possuem função de dissipação de calor e um bom equilíbrio de desempenho elétrico. PCBs de alumínio de dupla camada oferecem maior liberdade de projeto, processos de fabricação mais complexos, são adequadas para aplicações mais complexas e têm um custo de fabricação mais alto do que substratos de alumínio de face única. Aplicações típicas incluem: módulos de potência de média complexidade, eletrônica automotiva, placas de controle de ferramentas elétricas, etc.

PCB de alumínio multicamadas

PCBs multicamadas de alumínio são compostas por três ou mais camadas de cobre, camadas isolantes e camadas de substrato de alumínio empilhadas várias vezes. Geralmente, há uma ou mais camadas de materiais de base de alumínio no meio. Alguns projetos também utilizam materiais compósitos como núcleo central de dissipação de calor. A interconexão entre camadas precisa ser alcançada por meio de técnicas complexas de laminação e furos metalizados.

PCBs multicamadas de alumínio são adequadas para sistemas com alta integração funcional, cabeamento de alta densidade, alta capacidade de condução de corrente e alta intensidade térmica. São potentes e podem atender a requisitos de integração de sistemas e dissipação de calor de alto nível. No entanto, são difíceis de fabricar, têm um longo ciclo de produção e altos custos.

PCB de alumínio flexível

A PCB flexível de alumínio combina um design híbrido de circuitos flexíveis locais (como FPC) e substratos de alumínio. Sua parte flexível adota materiais flexíveis como poliamida, que permite a flexão dentro de uma faixa limitada. A parte rígida é uma estrutura à base de alumínio, proporcionando dissipação de calor e suporte mecânico.

PCBs de alumínio flexíveis são particularmente adequados para dispositivos compactos que exigem flexibilidade espacial, mas apresentam altos requisitos de gerenciamento térmico. O PCB de alumínio flexível possui uma estrutura flexível. Ele pode ser dobrado e dissipar calor, combinando as vantagens de ambos os materiais. É comumente usado em dispositivos médicos portáteis, dispositivos vestíveis inteligentes, micromódulos de iluminação, componentes eletrônicos aeroespaciais, etc.

Vantagens das placas de alumínio

A vantagem mais proeminente das PCBs de alumínio é seu excelente desempenho de dissipação de calor. A camada de base de alumínio pode conduzir calor rapidamente, o que é particularmente adequado para áreas como iluminação LED, conversores de energia e sistemas automotivos, que exigem requisitos extremamente altos de controle de aumento de temperatura. Além do desempenho térmico, as PCBs com substrato de alumínio também apresentam excelente estabilidade mecânica. Sua estrutura de núcleo metálico é mais resistente a vibrações, impactos e variações de temperatura do que as placas de fibra de vidro tradicionais. 

Além disso, uma característica notável das PCBs com substrato de alumínio é seu design leve: embora sejam feitas de metal, seu peso total é menor do que o de outras opções de substrato metálico, tornando-as adequadas para uso em cenários que exigem dissipação de calor e redução de peso. Mais importante ainda, os materiais de alumínio são recicláveis, tornando os substratos de alumínio mais ecológicos do que outros tipos de PCBs, em linha com a tendência atual de desenvolvimento da manufatura verde.

Desempenho de PCBs de alumínio

O desempenho das PCBs de alumínio depende de suas propriedades de gerenciamento térmico. Em aplicações de alta potência, o calor pode causar problemas em componentes e circuitos eletrônicos, acelerando o envelhecimento dos componentes e causando degradação geral do desempenho do sistema. Na pior das hipóteses, pode até mesmo causar a falha de todo o sistema. Substratos de alumínio geralmente resolvem esses problemas, pois absorvem mais calor do que substratos de fibra de vidro.

Além disso, os substratos de alumínio possuem propriedades mecânicas superiores que podem aprimorar as propriedades físicas e a adaptabilidade ambiental dos circuitos impressos. Isso é muito benéfico para aplicações suscetíveis a vibrações e mudanças de temperatura, como a eletrônica automotiva.

Do ponto de vista elétrico, os PCBs de alumínio possuem uma camada condutora de cobre para transmissão de sinal e uma camada dielétrica para evitar curtos-circuitos. Em suma, os substratos de alumínio são um excelente material compósito termoelétrico com fortes propriedades mecânicas que lhes permitem alta durabilidade.

PC Basic,s Fabricação de PCB de alumínio

Como fabricante líder de PCB com núcleo metálico, a PCBasic se concentra em fornecer serviços de fabricação de PCB de alumínio de alta qualidade para atender às diversas necessidades de clientes em diferentes setores.

Os serviços de substrato de alumínio da PCBasic incluem:

• Prototipagem rápida de PCB de alumínio

• Fabricação de PCBs revestidos de alumínio de diversas espessuras e processos de tratamento de superfície

• Suporta produção em pequenos ou grandes lotes, sem limite mínimo de quantidade de pedido

• Soluções completas, incluindo fabricação de PCB, aquisição de componentes, montagem e testes

Se você precisa de placas de PCB de alumínio para desenvolver produtos LED inovadores ou PCBs com núcleo de alumínio para equipamentos industriais complexos, a PCBasic pode fornecer suporte de entrega flexível e confiável.

Como um fornecedor confiável de PCB de alumínio, os serviços da PCBasic abrangem vários campos, como automóveis, novas energias, eletrônicos médicos e eletrônicos de consumo, ajudando os clientes a conquistar o mercado com sucesso.

Conclusão

A demanda contínua por confiabilidade, gerenciamento térmico e alto desempenho está impulsionando o rápido crescimento do mercado de substratos de alumínio. Com sua estrutura robusta, diversos tipos e ampla gama de aplicações, os substratos de alumínio estão remodelando diversos setores que exigem excelente dissipação de calor e durabilidade.

Ao aproveitar a expertise da PCBasic, você garante um prazo de entrega mais rápido para o projeto e confiabilidade superior do produto. Ao optar por cooperar com um fabricante experiente de PCBs de substrato de alumínio como a PCBasic, as empresas podem acelerar o ritmo da inovação, melhorar a qualidade do produto e obter vantagem em um mercado cada vez mais competitivo. Saiba mais sobre os serviços de prototipagem de PCBs de alumínio da PCBasic e deixe-nos ajudar seu produto a atingir um avanço mais rápido!