Aluminium-PCB, som är ett av de kretskort med metallkärna, har hög värmeledningsförmåga, mekanisk hållfasthet och effektförlust. Till skillnad från vanliga glasfiber- eller plast-PCB är substratet för dessa kretskort aluminium, vilket tillskrivs värmeavledning. De är därför idealiska för användning i LED-belysning, fordonselektronik och telekommunikationsapplikationer.
Sedan energibesparande tekniker implementeras har aluminiumbaserade kretskort, såsom högeffekts-LED-enheter, också använts med kretsar som genererar mycket värme. Den här guiden tittar på dess konstruktion, olika typer, funktioner, tillämpningar och växande efterfrågan på kretskort. Nu, utan vidare dröjsmål, låt oss gå direkt in på att förstå kunskap om aluminium-kretskort.
Vad är aluminium PCB?
Aluminium-PCB är ett kretskort med en aluminiumbas för att ge den mekaniska styrka och termiska egenskaper som behövs för kraftapplikationer som LED och integrerade kretsar. Värme är en kritisk parameter, särskilt när enhetens fysiska form är liten men effekten ökar. För att säkerställa aluminium Eftersom substrat-PCB:er fungerar länge bör de förvaras i miljöer med låg luftfuktighet och temperatur eftersom oxidation är destruktivt för aluminiumbas-PCB:t och kopparkretslagret.
Struktur av aluminium PCB
Vanligtvis består aluminium-PCB av tre huvudlager:
Cövre lager:
Det yttre lagret, som vi alla vet, är tillverkat av koppar för att möjliggöra flödet av elektriska signaler. Detta lager är tjockare än alla andra lager i kretskortet med syftet att bära högre ström och korrekt värmefördelning, därav det högre förhållandet. Nästa steg är att lägga ytterligare ett kopparlager, som är placerat ovanför det dielektriska lagret och under aluminiumkroppen.
Dielektriskt lager:
Dessutom fungerar en mellanliggande barriär som isolerande barriär av koppar och aluminium. substrat. Det erbjuder huvudsakligen en elektrisk isoleringsfunktion och ledningskanaler där värme från kopparskiktet överförs till aluminiumbasen. Materialen i det dielektriska skiktet är valda för att vara material med låg värmeledningsförmåga. Samtidigt tas även materialets elektriska egenskaper om hand.
Aluminiumbas:
Ett aluminium-PCB har en aluminium substrat, en viktig komponent i ett sådant kretskort. Denna del av designen är också av metall, vilket ger kretskortet mekanisk styrka med metallkärna och hjälper till att avleda värme från elektriska komponenter. Det är mest värdefullt för högeffektsapplikationer och där värmegenerering sker.
Således skapar dessa tre lager tillsammans ett lätt och värmetåligt kretskort, som kan hantera högre effekttätheter än glasfiberbaserat kretskort.
Typer av aluminium-PCB
Liksom andra kretskort finns det även olika typer av aluminium-kretskort. De fyra vanligaste typerna av aluminium-kretskort är:
Enkelsidig aluminium-PCB:
Aluminiumbasmaterial används som huvudkomponent, och ett enda lager ledande koppar lamineras på toppen. Aluminium används ofta i LED-applikationer för att ge värmeavledning för applikationer med höga effektbehov.
Dubbelsidig aluminium-PCB:
Denna form har två lager koppar på båda sidor om det dielektriska lagret, vilket möjliggör bildandet av komplexa kretsar. Dess aluminiumbas är i mittenpositionen och det finns ett bra värmeflöde i rätt riktning.
Flerskiktad aluminium-PCB:
Flerskiktade aluminium-PCB används vid tillverkning av andra subtekniska tillämpningar. Dessa inkluderar en uppsättning kopparkretsar inklämda mellan polydielektriska kretsar och ett aluminiumsubstrat. De flera lagren möjliggör högre kretstäthet tack vare den unika aluminiumbasen, som alla kan använda för kopparns termiska egenskaper.
Flexibelt aluminium-kretskort:
Den andra tekniken som utvecklas är flexibla kretskort i aluminium som kan böjas eller vikas. De är idealiska för tillämpningar där utrymmet är en begränsande faktor, eller där kortet måste placeras i specifika och unika vinklar, som i bilar och bärbar elektronik.
Aluminium PCB-material
Materialet är en av de viktigaste delarna av en aluminium-PCB:s prestanda. Kvaliteten på de material som används i konstruktionen möjliggör högkvalitativ och avancerad prestanda. Här är de viktigaste materialen:
Aluminiumsubstrat:
Den är placerad på undersidan av aluminium-PCB:n och dess primära roll är att ge mekaniskt stöd och hjälpa till att avlägsna värme. Aluminium är att föredra på grund av dess relativt lägre kostnad än metaller som koppar, som är lättare men mer robust.
Dielektriskt lager:
Det dielektriska lagret ligger mellan kopparkretslagret och aluminiumbasen. Hög värmeledningsförmåga behövs här eftersom det ska leda värme från kopparlagret till aluminiumbasen, men samtidigt inte utlösa en kortslutning.
Kopparkretslager:
Detta lager skickar elektriska impulser över kortet eller utför impulser horisontellt. Det kan vara så tunt som flera molekyler, och lagrets tjocklek kan variera beroende på lagrets specificitet. Vid höga effektnivåer är kopparkretslager tyngre för att hantera lastströmmen och värmeproduktionen.
Prestanda hos aluminium-PCB:er
Prestandan hos aluminium-PCB beror på deras värmehanteringsegenskaper, baserat på vilka deras prestanda utvärderas. I högeffektsapplikationer utgör värme ett problem för elektriska delar och kretsar. Det ökar deras nedbrytningshastighet, gör att hela systemet presterar dåligt eller i värsta fall leder till ett totalt systemhaveri. Dessa problem åtgärdas vanligtvis i aluminium-PCB eftersom de absorberar mer värme än glasfiber-PCB.
Dessutom har kretskort i aluminium mycket bättre mekaniska prestanda, vilket kan förbättra kretsarnas fysiska prestanda och miljö. Det är användbart i fall som bilelektronik eftersom dessa är känsliga för vibrationer och temperaturförändringar.
Ur elektrisk synvinkel har vi ett ledande lager av koppar, vilket möjliggör signalöverföring och ett dielektriskt lager, vilket förhindrar kortslutning. Sammantaget är aluminium-PCB en utmärkt termoelektrisk komposit med stark mekanik som gör att den håller länge.
Fördelar och nackdelar med aluminium-PCB
fördelar:
Överlägsen värmeavledning:
Aluminium-kretskort kan effektivt användas på grund av deras främsta fördel med massiv värmeavledningsförmåga. Detta gör dem användbara i applikationer där värmeavledning är avgörande, inklusive LED-belysning och kraftelektronik.
Mekanisk stabilitet:
Aluminium-kretskort är för den delen betydligt mer användbara än glasfiberskivor. Basen är gjord av aluminium, vilket förstärker metallkärnskivan, vilket gör den mindre känslig för vibrationer, stötar och temperaturfluktuationer.
Lätt design:
Aluminium-kretskort är relativt lättare än andra metallbaserade kretskortslösningar, även om de också är tillverkade av metall. Det gör dem lämpliga för tillämpningar som kräver en balans mellan kylflänsen och systemets totala massa.
Miljövänligt:
Att kunna återanvändas är en annan egenskap hos aluminium-PCB, vilket gör aluminium-PCB mer miljövänliga än andra typer.
Nackdelar:
Högre tillverkningskostnader:
Aluminium-PCB är dyrare än vanliga glasfiberkort på grund av de material och tekniker som används.
Begränsad designflexibilitet:
Aluminium-kretskort erbjuder utmärkt värmeledningsförmåga och mekanisk hållfasthet, men deras design är sämre än vanliga kretskort, särskilt i tjocka kretsar och flerskiktskort.
Tillverkningssvårigheter för aluminium-PCB:er
Utmaningar i samband med produktion av aluminium-PCB är följande: Aluminium-PCB har en annan struktur och olika material. Dessa hinder inkluderar tillgången till specialiserad utrustning och sofistikerade kvalitetskontrolltester, vilket påverkar kostnader och produktivitet.
Specialiserad utrustning:
En annan nackdel är att aluminium är mycket slipande och kräver mycket tryck på borr- och skärverktygen, vilket gör produktionskostnaden för kretskorten hög.
Dielektrisk lageruniformitet:
De dielektriska skikten bör också vara enhetliga, så att det inte finns någon lokal uppvärmning, och materialegenskaperna bör ha gynnsamma elektriska och termiska egenskaper.
Lamineringsprocess:
Detta är en utmaning när man vill säkerställa god kontakt mellan flera lager, vilket kan leda till dålig mekanisk hållfasthet hos kortet och dålig värmehantering.
Komplex kvalitetstestning:
Kvalitetskontrollalgoritmen som används för kretskort i aluminium är komplicerad på grund av deras elektriska och termiska belastningstestprocess.
Användningsområden för denna metallkärna-PCB (aluminium-PCB)
Aluminiumkärnkretskort används ofta inom olika tekniker på grund av deras utmärkta värmeöverföring och mekaniska hållfasthet. De är gynnsamma för applikationer där värmeavledning är viktigast tack vare deras egenskaper.
Led ljus:
Aluminium-PCB används i LED-belysningskretsar, vilket ger LED-kortet många konfigurationsmöjligheter. Lysdioder är kända för att producera en hel del värme. Även om aluminium-PCB är kända för att hjälpa till med värmeavledning, kan de bidra till att lamporna får en längre livslängd.
Bilelektronik:
Aluminiumbaserade kretskort används inom bilelektronikapplikationer som strålkastaraggregat, bromsljusaggregat och motorstyrningssystem. På grund av hög värmeledningsförmåga och mekanisk hållfasthet används aluminium-kretskortsubstrat i stor utsträckning inom fordonsindustrin.
Nätaggregat:
Aluminium-kretskort används också i kretsar som involverar strömförsörjning, där högströmskomponenter, såsom transformatorer och induktorer, producerar värmen.
Telekommunikation:
Inom telekommunikationssektorn används aluminium-PCB i utrustning som högfrekvensförstärkare, där systemet producerar mycket värme under arbete.
Industriell utrustning:
Användningsområden för aluminium-PCB inkluderar industriella styrsystem, motorstyrenheter och växelriktare.
PCBasicEn ledande tillverkare av aluminium-kretskort
Om du letar efter en tillverkare av aluminium-PCB är PCBasic en av de mest betrodda och framstående tillverkarna av metallkärn-PCB. Med 15 års erfarenhet av SMT-branschen erbjuder de prototyplösningar för kretskort för olika tillämpningar.
Över 200 anställda har expertis och säkerställer värdefulla beslut för dig. Anta att du behöver ett enkelsidigt aluminium-kretskort för LED-belysning eller ett flerskikts-kretskort för komplexa elektroniska kretsar. I så fall har PCBasic en specialist som kan tillhandahålla rätt produkter för att uppfylla den erforderliga kvaliteten och tillförlitligheten.
De erbjuder även online-design, tillverkning och montering av kretskort, med fokus på hastighet, kvalitet och avancerad kretskortsteknik. Deras kärntjänster omfattar industriell styrning, smarta hem, instrumentering, IoT, kommunikationskraft, medicintekniska produkter, fordonselektronik och flyg. Välkommen till PCBasic!
Slutsats
Aluminiumbaserade kretskort är relativt nya på elektronikmarknaden och har förbättrade termiska, mekaniska och elektriska egenskaper. Inom elektronik inom belysning, inklusive LED-system och fordonselektronik, telekommunikation och diverse andra högeffektsapplikationer, kan ett aluminium-kretskort vara ett värdefullt tillskott till dina produkter.
I tillämpningar från LED-belysning till industriell utrustning och fordonsindustrin, tillgodoser dessa metallkärniga kretskort utrustningens värmeproblem och tillförlitlighetskrav. Om du behöver aluminiumkretskort till dina produkter kan du kontakta ett företag som PCBasic.
Om PCBasic
Tid är pengar i dina projekt – och PCBasic får det. PCGrundläggande är en PCB monteringsföretag som ger snabba, felfria resultat varje gång. Vår omfattande PCB monteringstjänster inkludera expertkunskapsstöd i varje steg, vilket säkerställer högsta kvalitet på varje kretskort. Som en ledande Tillverkare av PCB-montage, Vi erbjuder en komplett lösning som effektiviserar din leveranskedja. Samarbeta med våra avancerade PCB-prototypfabrik för snabba leveranser och överlägsna resultat du kan lita på.
