Parte prima: Cos'è il PCB in alluminio?
Il substrato in alluminio è un tipo di pannello rivestito in rame a base metallica con eccellente funzionalità di dissipazione del calore.Generalmente, una scheda a lato singolo è composta da tre strati: lo strato del circuito (lamina di rame), lo strato isolante e lo strato di base in metallo.Per le applicazioni di fascia alta, sono disponibili anche design a doppia faccia con una struttura di strato circuitale, strato isolante, base in alluminio, strato isolante e strato circuitale.Un numero limitato di applicazioni coinvolge pannelli multistrato, che possono essere realizzati incollando normali pannelli multistrato con strati isolanti e basi in alluminio.
Substrato in alluminio su un solo lato: è costituito da un singolo strato di strato conduttivo, materiale isolante e piastra in alluminio (substrato).
Substrato in alluminio a doppia faccia: comprende due strati di strati conduttivi, materiale isolante e piastra in alluminio (substrato) impilati insieme.
Circuito stampato in alluminio multistrato: è un circuito stampato realizzato laminando e incollando insieme tre o più strati di strati conduttivi, materiale isolante e piastra di alluminio (substrato).
Diviso per metodi di trattamento superficiale:
Pannello placcato oro (Oro chimico sottile, Oro chimico spesso, Placcatura dorata selettiva)
Parte seconda: Principio di funzionamento del substrato di alluminio
I dispositivi di potenza sono montati in superficie sullo strato del circuito.Il calore generato dai dispositivi durante il funzionamento viene rapidamente condotto attraverso lo strato isolante allo strato di base metallico, che poi dissipa il calore, ottenendo la dissipazione del calore per i dispositivi.
Rispetto al tradizionale FR-4, i substrati di alluminio possono ridurre al minimo la resistenza termica, rendendoli ottimi conduttori di calore.Rispetto ai circuiti ceramici a film spesso possiedono anche proprietà meccaniche superiori.
Inoltre, i substrati in alluminio presentano i seguenti vantaggi esclusivi:
- Conformità ai requisiti RoHs
- Migliore adattabilità ai processi SMT
- Gestione efficace della diffusione termica nella progettazione del circuito per ridurre la temperatura operativa del modulo, prolungare la durata di vita, migliorare la densità di potenza e l'affidabilità
- Riduzione dell'assemblaggio di dissipatori di calore e altro hardware, compresi i materiali di interfaccia termica, con conseguente riduzione del volume del prodotto e minori costi di hardware e assemblaggio, nonché combinazione ottimale di circuiti di alimentazione e controllo
- Sostituzione di substrati ceramici fragili per una migliore durabilità meccanica
Parte terza: Composizione dei substrati di alluminio
1. Strato del circuito
Lo strato del circuito (tipicamente utilizzando un foglio di rame elettrolitico) viene inciso per formare circuiti stampati, utilizzati per l'assemblaggio e le connessioni dei componenti.Rispetto al tradizionale FR-4, a parità di spessore e larghezza della linea, i substrati in alluminio possono trasportare correnti più elevate.
2. Strato isolante
Lo strato isolante è una tecnologia chiave nei substrati di alluminio e serve principalmente per l'adesione, l'isolamento e la conduzione del calore.Lo strato isolante dei substrati di alluminio costituisce la barriera termica più significativa nelle strutture dei moduli di potenza.Una migliore conduttività termica dello strato isolante facilita la diffusione del calore generato durante il funzionamento del dispositivo, portando a temperature operative più basse, aumento del carico energetico del modulo, dimensioni ridotte, durata prolungata e maggiore potenza in uscita.
3. Strato di base metallico
La scelta del metallo per la base metallica isolante dipende da considerazioni globali di fattori quali il coefficiente di dilatazione termica, la conduttività termica, la resistenza, la durezza, il peso, le condizioni della superficie e il costo della base metallica.
Parte quarta: ragioni per scegliere i substrati di alluminio
1. Dissipazione del calore
Molte schede a doppia faccia e multistrato hanno densità e potenza elevate, rendendo difficile la dissipazione del calore.I materiali di substrato convenzionali come FR4 e CEM3 sono cattivi conduttori di calore e hanno un isolamento interstrato, il che porta a una dissipazione del calore inadeguata.I substrati in alluminio risolvono questo problema di dissipazione del calore.
2. Dilatazione termica
L'espansione e la contrazione termica sono inerenti ai materiali e sostanze diverse hanno coefficienti di espansione termica diversi.Le schede stampate a base di alluminio risolvono efficacemente i problemi di dissipazione del calore, alleviando il problema dell'espansione termica dei diversi materiali sui componenti della scheda, migliorando la durata e l'affidabilità complessive, soprattutto nelle applicazioni SMT (Surface Mount Technology).
3. Stabilità dimensionale
I pannelli stampati a base di alluminio sono notevolmente più stabili in termini di dimensioni rispetto ai pannelli stampati in materiale isolante.La variazione dimensionale dei pannelli stampati a base di alluminio o dei pannelli core in alluminio, riscaldati da 30°C a 140-150°C, è del 2,5-3,0%.
4. Altri motivi
I pannelli stampati a base di alluminio hanno effetti schermanti, sostituiscono i fragili substrati ceramici, sono adatti alla tecnologia di montaggio superficiale, riducono l'area effettiva dei pannelli stampati, sostituiscono componenti come i dissipatori di calore per migliorare la resistenza al calore e le proprietà fisiche del prodotto e riducono i costi di produzione e la manodopera.
Parte quinta: Applicazioni dei substrati di alluminio
1. Apparecchiature audio: amplificatori di ingresso/uscita, amplificatori bilanciati, amplificatori audio, preamplificatori, amplificatori di potenza, ecc.
2. Apparecchiature di potenza: regolatori di commutazione, convertitori CC/CA, regolatori SW, ecc.
3. Apparecchiature elettroniche di comunicazione: amplificatori ad alta frequenza, dispositivi di filtro, circuiti di trasmissione, ecc.
4. Attrezzature per l'automazione dell'ufficio: driver di motori elettrici, ecc.
5. Automotive: regolatori elettronici, sistemi di accensione, controller di potenza, ecc.
6. Computer: schede CPU, unità floppy disk, alimentatori, ecc.
7. Moduli di potenza: inverter, relè a stato solido, ponti raddrizzatori, ecc.
8. Apparecchi di illuminazione: con la promozione delle lampade a risparmio energetico, i substrati a base di alluminio sono ampiamente utilizzati nelle luci a LED.
Orario di pubblicazione: 09-ago-2023
