Aluminiozko substratuaren PCB ulertzea: motak eta abantailak

PCBak, edo zirkuitu inprimatutako plakak, ia gailu elektroniko guztietako osagai ezinbestekoak dira. PCBei buruzko ulermena hobetzeko, gida honek PCB aluminiozko substratu motak eta PCBak kopiatzean dauden oztopo ohikoenak aurkeztuko dizkizu. PCBetan edo artikulu honen edukian interesa baduzu, jarraitu irakurtzen.

Zerk nabarmentzen ditu aluminiozko substratu PCBak?

Lehenago, zeramikazko PCBen alde onak eta txarrak aztertu genituen, eragozpen bat kostu handia eta hauskorra dela aipatuz. Beira-zuntzezko PCB estandarrek ez dute beroa ondo xahutzen, zeramikazko PCBak, berriz, egonkorrak eta tenperatura eta hezetasun handiko inguruneetan deformazioarekiko erresistenteak dira, baina garestiak dira eta batez ere goi-mailako produktuetan erabiltzen dira. Zure produktua goi-mailakoa ez bada, hala nola, beroa ondo xahutzen duten baina kostu-eraginkorrak diren LED argi-plaka handiak , ba al dago horretarako egokia den materialik?

Baietz da erantzuna, eta hor sartzen dira aluminiozko substratuko PCBak. Aluminioa, eroankortasuna duen metala izanik, aukera arraroa iruditu daiteke PCB materialerako , baina aluminiozko substratuko PCBak hiru geruzaz osatuta daude: kobrezko papera, isolamendu geruza bat eta metalezko aluminiozko geruza bat. Isolamendu geruza bat dagoenez, aluminioaz gain beste material batzuk erabil al daitezke metal geruzarako? Kobrea, altzairu herdoilgaitza, burdina, siliziozko altzairua, etab. bezalako materialak? Metalezko substratua hautatzerakoan, kontuan hartu behar dira hedapen termikoaren koefizientea, eroankortasun termikoa, erresistentzia, gogortasuna, pisua, gainazalaren egoera eta kostua.

Oro har, kostua eta errendimendu teknikoa kontuan hartuta, aluminioa aukera ezin hobea da. Aluminio-taulen ohiko aukerak 6061, 5052, 1060 eta abar dira. Eroankortasun termikoaren, errendimendu mekanikoaren, errendimendu elektrikoaren eta beste propietate berezi batzuen eskakizun handiagoak badaude, kobrea, altzairu herdoilgaitza, burdina eta silizio altzairua ere erabil daitezke.

LED argiztapen produktuetan ohikoa, aluminiozko substratuko PCBek bi alde dituzte: alde zuri bat LED pinak soldatzeko, eta beste aldea aluminiozko kolore naturala da, normalean ore termikoz estalita bero-eroaleko zatiarekin harremanetan jartzeko. Batez ere LED luminarietan, audio-ekipoetan, potentzia-ekipoetan eta abarretan erabiltzen dira, abantaila nagusia bero-eroapen azkarra eta beroa xahutzeko errendimendu bikaina direlarik.

FR-4 tradizionalarekin alderatuta , aluminiozko substratuko PCBek erresistentzia termikoa minimizatu dezakete, bero-eroankortasun bikaina eskainiz; zeramikazko substratuekin alderatuta, propietate mekaniko bikainak dituzte.

 PCB aluminiozko substratu motak

1. Aluminiozko substratu malguak : IMS materialen azken aurrerapenetako bat dielektriko malguak dira. Material hauek isolamendu elektriko, malgutasun eta eroankortasun termiko bikaina eskaintzen dute. 5754 edo antzeko aluminio malgu bezalako materialetan aplikatzen direnean, forma eta angelu desberdinak lortzeko molda daitezke, eta horrela, euskarri, kable eta konektore garestiak erabili beharrik ez dago. Material hauek malguak diren arren, tolestu eta posizioan mantentzeko diseinatuta daude.

2. Aluminiozko Substratu Hibridoak : IMS egitura "hibrido" batean, substantzia ez-termikoak modu independentean prozesatzen dira eta ondoren aluminiozko substratuari lotzen zaizkio material termiko batekin. Egitura ohikoena FR-4 tradizionalez egindako 2 edo 4 azpiosagai geruzaz osatuta dago, eta ondoren aluminiozko oinarriari lotzen zaizkio dielektriko termikoki eroale batekin. Horrek beroa xahutzen, zurruntasuna hobetzen eta babes gisa jokatzen lagun dezake. Beste abantaila batzuk hauek dira:

• • Material termiko guztiak eraikitzea baino kostu txikiagoa.
  • FR-4 produktu estandarrak baino errendimendu termiko hobea.
  • Bero-hustugailu garestiak eta lotutako muntaketa-urratsak ezabatzea.
  • RF galera ezaugarrietarako PTFE gainazaleko geruzak behar dituzten RF aplikazioetarako egokia.
  • Aluminiozko osagaien leihoak erabiltzea zulo bidezko osagaiak sartzeko, konektoreak eta kableak plakatik igarotzeko aukera emanez, ertz biribilak soldatzen diren bitartean zigilua sortzeko, zigilu berezirik edo bestelako egokitzaile garestien beharrik gabe.

3. Geruza anitzeko aluminiozko substratuak : Errendimendu handiko elikatze-iturrien merkatuan, geruza anitzeko IMS PCBak dielektriko termiko geruza anitzez eginda daude. Egitura hauek zirkuitu geruza bat edo gehiago dituzte dielektrikoan txertatuta, bide itsuak bide termiko edo seinale-bide gisa erabiliz. Geruza bakarreko diseinuak garestiagoak eta beroa transferitzeko eraginkortasun gutxiagokoak diren arren, beroa xahutzeko irtenbide sinple eta eraginkorra eskaintzen dute diseinu konplexuagoetarako.

4. Zulo-zulodun aluminiozko substratuak : egitura konplexuenetan, aluminiozko geruza batek geruza anitzeko egitura termikoen "nukleoa" osa dezake. Laminatu aurretik, aluminioa aurrez estali eta dielektrikoz betetzen da. Material edo azpiosagai termikoak aluminioaren bi aldeetan laminatu daitezke itsasgarri termiko geruza bat erabiliz. Laminatu ondoren, osagai osatua aluminioan zehar zulatu den geruza anitzeko aluminiozko substratu tradizional baten antzekoa da. Zulo-zulo estaliak aluminioaren hutsuneetatik igarotzen dira isolamendu elektrikoa mantentzeko. Bestela, kobrezko nukleoek konexio elektriko zuzenak eta zulo isolatuak ahalbidetzen dituzte.

PCB aluminiozko substratuen abantailak

Beroa xahutzeko errendimendu bikainaz gain, aluminiozko substratu PCBk abantaila hauek ditu:

• RoHS ingurumen-eskakizunak betetzea.
• SMT prozesurako egokiagoa.
• Korrontea garraiatzeko ahalmen handiagoa.
• Zirkuituen diseinuan bero-difusioa eraginkortasunez kudeatzea, moduluaren funtzionamendu-tenperatura murriztea, zerbitzu-bizitza luzatzea, potentzia-dentsitatea handitzea eta fidagarritasuna hobetzea.
• Bero-hustugailuen eta beste hardware batzuen muntaia murriztea (interfaze termikoko materialak barne), produktuaren tamaina txikitzea, hardware- eta muntaketa-kostuak murriztea eta potentzia-zirkuituen eta kontrol-zirkuituen konbinazioa optimizatzea.
• Zeramikazko substratu hauskorrak ordezkatzea iraunkortasun mekaniko hobea izateko.

FR-4 plaka arruntekin alderatuta, aluminiozko substratuaren PCB-k abantaila handia du korronte handiagoa garraiatzeko. FR-4 bezala, zirkuitu-geruzek kobrezko papera erabiltzen dute konexiorako eroale gisa. FR-4 tradizionalarekin alderatuta, lodiera eta lerro-zabalera berdinarekin, aluminiozko substratu PCB-k korronte handiagoa eraman dezake.

Aluminiozko substratuaren PCBren oinarrizko teknologia isolamendu-geruzaren bitarteko materialean dago, eta horrek lotura, isolamendu eta eroankortasun termikoaren funtzioak betetzen ditu batez ere. PCB aluminiozko substratuaren isolamendu-geruza potentzia-moduluen egiturako hesi termiko handiena da. Isolamendu-geruzaren eroankortasun termikoa zenbat eta hobea izan, orduan eta hobeagoa da gailuaren funtzionamenduan sortutako beroaren hedapenerako, eta, aldi berean, gailuaren funtzionamendu-tenperatura murrizteko lagungarria da, moduluaren potentzia-karga handiagoa lortzeko, tamaina murrizteko, bizitza luzatzea eta potentziaren irteera handitzea. Eroankortasun termiko onaren eskakizuna betetzen duen bitartean, tentsio handiko isolamendu-gaitasuna ere izan beharko luke.

Aluminiozko oinarriaren eta FR-4 taularen arteko desberdintasunak

Bero Desegitea

Aluminioan oinarritutako kobrez estalitako laminatuaren (CCL) eta ohiko FR-4 CCLren arteko alderik handiena beroa xahutzeko propietateetan datza. Esate baterako, 1.5 mm-ko lodiera duen FR-4 CCL batekin alderatuta, aluminiozko CCL baten erresistentzia termikoa 20-22 ℃ da lehenengoarentzat eta 1.0-2.0 ℃ bigarrenarentzat, hau da, nabarmen txikiagoa.

Hedapen Termikoaren Koefizientea

Normalean, FR-4 plakek dilatazio termikoko arazoak izaten dituzte, non tenperatura altuek lodieran eta lautasunean aldaketak eragin ditzaketen, batez ere lodieraren norabidean, metalez estalitako zuloen eta zirkuituen kalitatean eraginez. Materialaren lodieraren norabidean hedapen termikoaren koefiziente desberdinen ondorioz gertatzen da batez ere: kobreak 17 × 10^-6 cm/cm℃-ko koefizientea du, eta FR-4 taularen oinarrizko materiala 110 × 10^-6 cm/cm-koa da. ℃, hedapen termikoaren efektuak erraz ekar ditzake. Aluminioan oinarritutako taulen hedapen termikoaren koefizientea 50 × 10^-6 cm/cm℃ da, FR-4 plaka orokorretakoa baino txikiagoa eta kobrezko paperarena baino hurbilagoa. Horrek zirkuitu inprimatuen plaken kalitatea eta fidagarritasuna ziurtatzen laguntzen du.

Aplikazio nagusiak

FR-4 plakak egokiak dira zirkuitu orokorreko diseinurako eta produktu elektroniko arruntetarako. Aluminiozko plakak baldintza bereziak dituzten zirkuituetarako egokiak dira, hala nola, film lodiko zirkuitu integratuak hibridoak, potentzia-zirkuituetarako beroa xahutzea, zirkuituetako osagaiak hoztea, zeramikazko substratuek kudeatu ezin dituzten eskala handiko substratuak eta bero-hustugailu arruntak konpondu ezin dituzten zirkuituetarako. fidagarritasun arazoak.

mekanizagarritasun

Aluminiozko oholek erresistentzia mekaniko eta gogortasun handia dute, FR-4 oholen gainetik. Hori dela eta, azalera handiko inprimatutako oholak aluminiozko oholetan fabrikatu daitezke, eta osagai astunak instalatu daitezke substratu horietan.

Errendimendu elektrikoa

FR-4 plakekin alderatuta, aluminioan oinarritutako plakek eroankortasun termiko handiagoa dute, eta ondorioz, eroaleen korrontea garraiatzeko ahalmena nabarmen handitzen da. Horrek aluminioan oinarritutako plaken eroankortasun termiko handia adierazten du. Aluminioan oinarritutako taulen beroa xahutzea haien isolamendu-geruzaren lodierarekin eta eroankortasun termikoarekin lotuta dago. Isolamendu geruza meheek aluminiozko plaken eroankortasun termiko handiagoa eragiten dute (baina tentsio errendimendu txikiagoa). Zirkuitu elektronikoen errendimendua bermatzeko, produktu elektronikoetako osagai batzuek erradiazio elektromagnetikoak eta interferentziak saihestu behar dituzte. Aluminioan oinarritutako plakek uhin elektromagnetikoak babesteko plaka babesgarri gisa jardun dezakete.

Isolamendu Errendimendua

Baldintza orokorretan, aluminiozko plaken matxura-tentsioa isolamendu-geruzaren lodieraren arabera zehazten da, oro har 500V inguruko matxura-tentsioarekin. Aluminiozko LED lanpara fluoreszente baten matxura-tentsioa probatu behar baduzu, sarrerako portuaren karkasan goi-tentsioko proba bat egin behar duzu. UL eta CE ziurtagiriaren balioak 2500V izan behar dira eta 3C ziurtagiriak 3750V ingurukoa.