Parte Um: O que é PCB de alumínio?
O substrato de alumínio é um tipo de placa revestida de cobre à base de metal com excelente funcionalidade de dissipação de calor.Geralmente, uma placa unilateral é composta por três camadas: a camada de circuito (folha de cobre), a camada isolante e a camada de base metálica.Para aplicações de ponta, também existem designs frente e verso com uma estrutura de camada de circuito, camada isolante, base de alumínio, camada isolante e camada de circuito.Um pequeno número de aplicações envolve placas multicamadas, que podem ser criadas através da colagem de placas multicamadas comuns com camadas isolantes e bases de alumínio.
Substrato de alumínio unilateral: Consiste em uma única camada de padrão condutor, material isolante e placa de alumínio (substrato).
Substrato de alumínio dupla face: Envolve duas camadas de camadas de padrão condutor, material isolante e placa de alumínio (substrato) empilhadas juntas.
Placa de circuito impresso de alumínio multicamadas: É uma placa de circuito impresso feita por laminação e colagem de três ou mais camadas de camadas de padrão condutor, material isolante e placa de alumínio (substrato).
Dividido por métodos de tratamento de superfície:
Placa banhada a ouro (ouro fino químico, ouro grosso químico, chapeamento de ouro seletivo)
Parte Dois: Princípio de Funcionamento do Substrato de Alumínio
Os dispositivos de energia são montados na superfície da camada do circuito.O calor gerado pelos dispositivos durante a operação é rapidamente conduzido através da camada isolante para a camada de base metálica, que então dissipa o calor, conseguindo a dissipação de calor para os dispositivos.
Comparados ao FR-4 tradicional, os substratos de alumínio podem minimizar a resistência térmica, tornando-os excelentes condutores de calor.Comparados aos circuitos cerâmicos de película espessa, eles também possuem propriedades mecânicas superiores.
Além disso, os substratos de alumínio apresentam as seguintes vantagens exclusivas:
- Conformidade com os requisitos RoHs
- Melhor adaptabilidade aos processos SMT
- Manipulação eficaz da difusão térmica no projeto do circuito para reduzir a temperatura operacional do módulo, prolongar a vida útil, aumentar a densidade de potência e a confiabilidade
- Redução na montagem de dissipadores de calor e outros hardwares, incluindo materiais de interface térmica, resultando em menor volume de produto e menores custos de hardware e montagem, além de combinação ideal de circuitos de alimentação e controle
- Substituição de substratos cerâmicos frágeis para maior durabilidade mecânica
Parte Três: Composição de Substratos de Alumínio
1. Camada de Circuito
A camada do circuito (normalmente usando folha de cobre eletrolítico) é gravada para formar circuitos impressos, usados para montagem e conexões de componentes.Comparado ao FR-4 tradicional, com a mesma espessura e largura de linha, os substratos de alumínio podem transportar correntes mais altas.
2. Camada Isolante
A camada isolante é uma tecnologia chave em substratos de alumínio, servindo principalmente para adesão, isolamento e condução de calor.A camada isolante dos substratos de alumínio é a barreira térmica mais significativa nas estruturas dos módulos de potência.A melhor condutividade térmica da camada isolante facilita a difusão do calor gerado durante a operação do dispositivo, levando a temperaturas operacionais mais baixas, aumento da carga de energia do módulo, tamanho reduzido, vida útil prolongada e maior produção de energia.
3. Camada base metálica
A escolha do metal para a base metálica isolante depende de considerações abrangentes de fatores como o coeficiente de expansão térmica da base metálica, condutividade térmica, resistência, dureza, peso, condição da superfície e custo.
Parte Quatro: Razões para Escolher Substratos de Alumínio
1. Dissipação de calor
Muitas placas dupla-face e multicamadas têm alta densidade e potência, tornando a dissipação de calor um desafio.Materiais de substrato convencionais como FR4 e CEM3 são maus condutores de calor e possuem isolamento intercamadas, levando a uma dissipação de calor inadequada.Os substratos de alumínio resolvem esse problema de dissipação de calor.
2. Expansão Térmica
A expansão e contração térmica são inerentes aos materiais, e diferentes substâncias têm diferentes coeficientes de expansão térmica.As placas impressas à base de alumínio resolvem efetivamente os problemas de dissipação de calor, aliviando o problema da expansão térmica de diferentes materiais nos componentes da placa, melhorando a durabilidade e a confiabilidade gerais, especialmente em aplicações SMT (Surface Mount Technology).
3. Estabilidade Dimensional
As placas impressas à base de alumínio são notavelmente mais estáveis em termos de dimensões em comparação com as placas impressas de material isolado.A mudança dimensional de placas impressas à base de alumínio ou placas com núcleo de alumínio, aquecidas de 30°C a 140-150°C, é de 2,5-3,0%.
4. Outros motivos
As placas impressas à base de alumínio têm efeitos de proteção, substituem substratos cerâmicos frágeis, são adequadas para tecnologia de montagem em superfície, reduzem a área efetiva das placas impressas, substituem componentes como dissipadores de calor para melhorar a resistência ao calor e as propriedades físicas do produto e diminuem os custos de produção e mão de obra.
Parte Cinco: Aplicações de Substratos de Alumínio
1. Equipamento de áudio: amplificadores de entrada/saída, amplificadores balanceados, amplificadores de áudio, pré-amplificadores, amplificadores de potência, etc.
2. Equipamento de energia: Reguladores de comutação, conversores DC/AC, ajustadores SW, etc.
3. Equipamentos eletrônicos de comunicação: amplificadores de alta frequência, dispositivos de filtro, circuitos de transmissão, etc.
4. Equipamento de automação de escritório: Motoristas elétricos, etc.
5. Automotivo: Reguladores eletrônicos, sistemas de ignição, controladores de potência, etc.
6. Computadores: placas de CPU, unidades de disquete, unidades de energia, etc.
7. Módulos de Potência: Inversores, relés de estado sólido, pontes retificadoras, etc.
8. Luminárias: Com a promoção de lâmpadas economizadoras de energia, os substratos à base de alumínio são amplamente utilizados em luzes LED.
Horário da postagem: 09/08/2023
