Las PCB de aluminio presentan un excelente rendimiento eléctrico, capacidad de disipación térmica, blindaje electromagnético, alta resistencia dieléctrica y resistencia a la flexión, y se aplican ampliamente en numerosas industrias como la iluminación LED de alta potencia, energía, fuente de retroiluminación de televisión, automoción, computadoras, módulo de frecuencia variable de aire acondicionado, electrónica aeroespacial, telecomunicaciones, atención médica, audio, etc. Incluso cuando se trata de la cámara de teléfono móvil, que es la más utilizada, la PCB de aluminio es una parte esencial del teléfono móvil. Como un tipo de PCB de núcleo metálico (MCPCB), las PCB de aluminio comparten bastantes similitudes con las PCB FR4 en términos de proceso o técnica de fabricación, como el grabado de lámina de cobre gruesa, la protección del grabado de la superficie de aluminio, la fabricación de placas de aluminio ymáscara de soldaduraimpresión, etc.
Desarrolladas en la década de 1970, las PCB de aluminio comenzaron a ser predominantes desde su primera aplicación en los circuitos integrados híbridos de amplificación de potencia. En los últimos años se ha observado una aplicación cada vez más amplia y una tendencia de desarrollo de las PCB de aluminio, especialmente gracias al impulso de la industria LED. Por lo tanto, es necesario conocer algunas características importantes de las PCB de aluminio para poder aprovecharlas mejor en sus productos o en su industria.
Propiedades de las PCB de aluminio
• Estructura de PCB de aluminio
Cuando se trata de la estructura de PCB de aluminio, indica de manera auténtica la estructura del aluminiolaminado recubierto de cobre (CCL)compuesto de lámina de cobre, capa dieléctrica, base de aluminio y membrana de base de aluminio (opcional). La estructura del CCL de aluminio se indica a continuación.
1. Capa de lámina de cobre
El CCL de aluminio presenta la misma capa de lámina de cobre que los CCL ordinarios y se requiere una gran capacidad de conducción de corriente en la capa de circuito, por lo que se selecciona un circuito de cobre relativamente grueso con un espesor de 1 oz a 10 oz. La parte posterior de la lámina de cobre debe someterse a un tratamiento de oxidación química, mientras que la superficie debe pasar por un proceso de galvanizado con zinc y latón para mejorar la resistencia al desprendimiento.
2. Capa dieléctrica
La capa dieléctrica está compuesta por una capa de material dieléctrico térmicamente conductor con baja resistencia térmica, cuyo espesor va de 50 μm a 200 μm, lo cual constituye la tecnología central del CCL de aluminio. Presenta un rendimiento excelente frente al envejecimiento térmico y puede soportar esfuerzos mecánicos y térmicos.
3. Capa base de aluminio
La capa base de aluminio es en realidad el material de sustrato de aluminio que constituye el componente de soporte de la capa base de aluminio. Se requiere que tenga una alta conductividad térmica y que sea adecuada para procesos mecánicos ordinarios como taladrado, punzonado y corte.
4. Membrana de base de aluminio
La membrana de base de aluminio desempeña un papel en la protección de la superficie de aluminio contra arañazos y el ataque de agentes corrosivos. La membrana puede clasificarse en ordinaria (inferior a 120 °C) y resistente a altas temperaturas (250 °C). Este último tipo cumple con los requisitos de HASL (nivelación de soldadura por aire caliente) comoacabado superficial.
• Rendimiento de PCB de aluminio
1. Disipación térmica
En comparación con las PCB de FR4 ordinarias, las PCB de aluminio tienen un mejor rendimiento en cuanto a disipación térmica y son capaces de disipar el calor rápidamente. Tomemos como ejemplo la comparación entre una PCB de FR4 y una PCB de aluminio con un espesor equivalente de 1,5 mm. La resistencia térmica de la PCB de FR4 va de 20°C/W a 22°C/W, mientras que la de la PCB de aluminio va de 1°C/W a 2°C/W. Por lo tanto, el aluminio puede funcionar muy bien en la disipación térmica.
2. Expansión térmica
La expansión y contracción térmica es una naturaleza común de las sustancias y diferentes sustancias presentan distintos coeficientes de expansión térmica. Dado que las PCB de aluminio tienen un rendimiento excelente en cuanto a disipación térmica, los problemas de expansión y contracción térmica de los componentes en la superficie de la placa pueden reducirse drásticamente, mejorando así la durabilidad y la fiabilidad del aparato completo y del equipo electrónico. Esta ventaja de las PCB de aluminio resulta especialmente eficaz para los problemas de expansión y contracción térmica en la tecnología de montaje superficial (SMT, surface mount technology).
3. Estabilidad dimensional
Las PCB basadas en aluminio presentan un tamaño claramente estable. Cuando se calientan de 30°C a 140°C o 150°C, su tamaño solo cambia entre un 2,5% y un 3,0%.
4. Otras actuaciones
a. Aplicable para el montaje SMT de dispositivos de potencia.
b. Eficaz en la expansión térmica del diseño de circuitos.
c. Útil para reducir la temperatura de funcionamiento, mejorar la densidad de potencia y la fiabilidad del producto, y prolongar la vida útil del producto.
d. Reducir el volumen del producto y disminuir los costos de hardware y ensamblaje.
e. Sustituir la base cerámica frágil por otra con mejores propiedades de aislamiento y resistencia mecánica.
Clasificación de PCB de aluminio
Según el tipo de aplicación y el material de la capa dieléctrica, las PCB de aluminio se pueden clasificar en tres categorías:
• PCB de aluminio universal: la capa dieléctrica está compuesta por preimpregnado de fibra de vidrio epoxi.
• PCB de aluminio de alta conductividad térmica: la capa dieléctrica está compuesta de resina epoxi u otros tipos de resina con alta capacidad de conductividad térmica.
• PCB de aluminio de alta frecuencia y microondas: la capa dieléctrica está compuesta por resina de poliolefina o preimpregnado de fibra de vidrio con resina de poliimida.
Dificultades de fabricación de las PCB de aluminio y soluciones
Ya sean PCB de aluminio de una sola capa, de doble capa o multicapa, o MCPCB, comparten muchas similitudes en cuanto al proceso de fabricación de las PCB de FR4. No obstante, las PCB de aluminio, como un tipo de PCB avanzadas, aún presentan aspectos especiales en su proceso de fabricación, lo que exige una gestión y un control rigurosos y eficaces.
• Grabado de lámina de cobre gruesa
Las PCB de aluminio se aplican normalmente en dispositivos de potencia con alta densidad de potencia, por lo que el foil de cobre es relativamente grueso. Cuando el foil de cobre tiene un grosor de 3 oz o más, el grabado del foil de cobre requiere compensación del ancho de las pistas. De lo contrario, el ancho de las pistas quedará fuera de tolerancia después del grabado. Por lo tanto, para garantizar un ancho/espaciado de pistas óptimo y un control de impedancia que puedan cumplir con los requisitos de diseño, es necesario completar de antemano el siguiente trabajo.
a. La compensación del ancho de las pistas debe diseñarse de manera adecuada.
b. El efecto de la fabricación de trazas sobre el ancho/espaciado de las trazas debe eliminarse.
c. Los factores de grabado y los parámetros del agente deben controlarse rigurosamente.
• Impresión de máscara de soldadura
La impresión de la máscara de soldadura se considera una dificultad de fabricación en la producción de PCB de aluminio debido al efecto del grueso foil de cobre. Si el espesor del cobre de las pistas es extraordinario después del grabado de la imagen, se generará una gran diferencia entre la superficie de las pistas y la placa base, y la máscara de soldadura se volverá difícil de aplicar. Para garantizar una impresión suave de la máscara de soldadura, deben cumplirse los siguientes principios:
a. Se debe seleccionar una tinta de máscara de soldadura de alto rendimiento.
b. Se utiliza la impresión de máscara de soldadura en dos ocasiones.
c. Cuando sea necesario, se recurre al método de fabricación de primero rellenar con resina y después aplicar la máscara de soldadura.
• Fabricación mecánica
La fabricación mecánica de PCB de aluminio incluye taladrado mecánico, fresado y moldeo, así como v‑scoring, y tienden a quedar rebabas en los orificios internos, lo que reducirá la resistencia eléctrica. Por lo tanto, para garantizar una fabricación mecánica de alta calidad, se deben seguir los siguientes principios:
a. Para la producción de bajo volumen, se deben utilizar un molino eléctrico y una fresa profesional.
b. Se deben tener en cuenta la técnica de control y el patrón durante el proceso de moldeo del troquel.
c. Los parámetros de perforación deben ajustarse adecuadamente en PCB de aluminio con cobre grueso para evitar la generación de rebabas.
Obtén una cotización de PCBs de aluminio y MCPCBs de PCBCart
PCBCart ofrece PCBs personalizados de alta calidad basados en aluminio y PCBs de núcleo metálico a precios competitivos. Para satisfacer sus diversas necesidades, cubrimos una amplia gama de tipos de servicio, desde prototipos, producción de bajo volumen hasta producción en masa.Contáctenospara obtener una cotización de PCB de aluminio y MCPCB.
Inicie su cotización para PCB de aluminio y MCPCB
Puede que te interese:
•Las PCB con respaldo de aluminio son la solución para aplicaciones de alta potencia y tolerancias estrictas
•Servicio de fabricación de PCB de aluminio desde China - Precios razonables sin requisito de MOQ
•Servicio avanzado de ensamblaje de PCB de aluminio desde 1 pieza
