アルミニウム基板は、優れた電気的性能、放熱性能、電磁シールド性、高い絶縁破壊強度および耐曲げ性を備えており、高出力LED照明、電源、テレビのバックライト、車載機器、コンピュータ、エアコンのインバーターモジュール、航空宇宙用電子機器、通信機器、医療機器、オーディオ機器など、数多くの産業分野で広く用いられています。最も一般的に使用されている携帯電話のカメラにおいてさえ、アルミニウム基板は携帯電話に不可欠な部品です。金属コア基板（MCPCB）の一種として、アルミニウム基板は、厚銅箔のエッチング、アルミニウム表面のエッチング保護、アルミニウム基板の製造などの製造プロセスや技術の面で、FR4基板と多くの共通点を有しています。ソルダーマスク印刷など
1970年代に開発されたアルミニウムPCBは、電力増幅用ハイブリッドIC（集積回路）への初めての応用以来、広く普及し始めました。近年では、特にLED産業の牽引により、アルミニウムPCBの応用範囲と発展傾向がますます広がっています。したがって、製品や産業分野でより有効に活用するために、アルミニウムPCBのいくつかの重要な特性を把握しておくことが必要です。
アルミニウム基板の特性
・アルミ基板の構造
アルミニウムPCBの構造に関して言えば、それは文字通りアルミニウムの構造を示しています銅張積層板（CCL）銅箔、誘電体層、アルミニウム基板およびアルミニウム基板保護膜（選択可）で構成されます。アルミニウムCCLの構造は以下のとおりです。
1. 銅箔層
アルミニウムCCLは、一般的なCCLと同様の銅箔層を備えており、回路層には大電流の許容能力が求められるため、1ozから10ozまでの比較的厚い銅回路が選択されます。銅箔の裏面は化学的な方法による酸化処理を行う必要があり、表面側は剥離強度を向上させるために亜鉛めっきおよび黄銅めっきを施さなければなりません。
2. 誘電体層
誘電層は、熱抵抗が低い熱伝導性誘電材料の層で構成され、その厚さは 50μm から 200μm の範囲であり、これはアルミニウム CCL の中核技術です。熱老化に対して優れた性能を発揮し、機械的および熱的ストレスに耐えることができます。
3. アルミニウム基層
アルミニウムベース層とは、アルミニウムベース層を支持する構成要素であるアルミニウム基板材料のことです。高い熱伝導性を有し、穴あけ、打ち抜き、切断などの一般的な機械加工に適していることが求められます。
4. アルミニウム基膜
アルミニウム基材用フィルムは、アルミニウム表面を傷や薬品によるエッチングから保護する役割を果たします。フィルムは、通常タイプ（120°C未満）と耐高温タイプ（250°C）に分類されます。後者のタイプは、HASL（ホットエアレベリング）の要求を満たします。表面仕上げ。
・アルミ基板の性能
1. 熱放散
一般的なFR4基板と比較して、アルミ基板は放熱性能に優れており、熱を素早く放散することができます。厚さ1.5mmが同等のFR4基板とアルミ基板を比較する例を挙げると、FR4基板の熱抵抗は20°C/Wから22°C/Wであるのに対し、アルミ基板の熱抵抗は1°C/Wから2°C/Wです。したがって、アルミニウムは放熱において良好に機能します。
2. 熱膨張
熱膨張と収縮は物質に共通する性質であり、物質ごとに熱膨張係数は異なります。アルミニウム基板は放熱性能に優れているため、基板表面上の部品の熱膨張および収縮の問題を大幅に軽減でき、その結果、完成品の機器や電子装置の耐久性と信頼性が向上します。アルミニウム基板のこの利点は、特にSMT（表面実装技術）における熱膨張および収縮の問題に対して効果的に機能します。
3. 寸法安定性
アルミニウム基板のPCBは、寸法が非常に安定しているという特徴があります。30°Cから140°Cまたは150°Cまで加熱しても、その寸法変化はわずか2.5％から3.0％にとどまります。
4. その他の演奏
a. パワーデバイスのSMTに適用可能。
b. 回路設計における熱膨張への対応に有効である。
c. 動作温度の低減、製品の電力密度と信頼性の向上、および製品の保存寿命の延長に役立ちます。
d. 製品の体積を縮小し、ハードウェアおよび組立コストを削減すること。
e. もろいセラミック製ベースを、より優れた絶縁特性と機械的耐久性を備えたものに置き換える。
アルミニウムPCBの分類
アプリケーションの種類と誘電体層の材料に基づき、アルミニウムPCBは次の3つのカテゴリーに分類できます。
・ユニバーサルアルミニウムPCB - 誘電体層はエポキシガラス繊維プリプレグで構成されています。
・高熱伝導アルミニウムPCB - 誘電体層は、高い熱伝導性を有するエポキシ樹脂またはその他の種類の樹脂で構成されています。
・高周波およびマイクロ波用アルミニウムPCB - 誘電体層は、ポリオレフィン樹脂またはポリイミド樹脂ガラス繊維プリプレグで構成されています。
アルミニウムPCBの製造上の課題とその解決策
単層、二層、多層のアルミ基板であっても、あるいは MCPCB であっても、FR4 基板の製造プロセスという点では多くの共通点があります。とはいえ、先進的なプリント基板の一種であるアルミ基板は、依然として製造プロセスにおいて特有の側面を有しており、厳格かつ効果的な管理と制御が求められます。
・厚銅箔エッチング
アルミニウム基板は通常、高電力密度の電力デバイスに使用されるため、銅箔は比較的厚くなります。銅箔が 3oz 以上の厚さになる場合、銅箔のエッチングにはパターン幅の補正が必要です。そうしないと、エッチング後にパターン幅が許容範囲外になってしまいます。したがって、設計要件を満たす最適なパターン幅／パターン間隔およびインピーダンス制御を保証するために、以下の作業を事前に完了しておく必要があります。
a. 導体幅の補正は適切に設計されている必要があります。
b. トレースの製造によるトレース幅／間隔への影響は排除されなければならない。
c. エッチング要因および薬剤パラメータは厳密に管理されなければならない。
・ソルダーマスク印刷
厚い銅箔の影響により、ソルダーレジスト印刷はアルミ基板製造における製造上の難点と見なされています。イメージエッチング後にパターン銅の厚さが通常より厚い場合、パターン表面とベース基板との間に大きな段差が生じ、ソルダーレジスト処理が困難になります。ソルダーレジスト印刷を円滑に行うためには、以下の原則に従う必要があります。
a. ソルダーレジストインクは、高品質な性能を備えたものを選定すること。
b. 2回のソルダーレジスト印刷が使用されています。
c. 必要に応じて、まず樹脂を充填し、その後ソルダーレジストを適用する製造方法に依拠する。
・機械製造
アルミニウム基板の機械加工には、機械ドリル加工、フライス加工および成形、Vカットが含まれ、内部ビアにはバリが残りやすく、これが電気的強度を低下させる原因となる。そのため、高品質な機械加工を確保するには、以下の原則を順守する必要がある。
a. 低ロット生産には、電動ミリング機とプロ用ミリングカッターを選定する必要があります。
b. 金型成形の工程では、制御技術とパターンに注意を払う必要がある。
c. バリの発生を防ぐため、厚銅アルミニウムPCBではドリル加工パラメータを適切に調整する必要があります。
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