Alyuminiy substrat PCBni tushunish: turlari va afzalliklari

PCBlar yoki bosilgan elektron platalar deyarli barcha elektron qurilmalarning ajralmas qismidir. PCBlar haqidagi tushunchangizni yaxshilash uchun ushbu qo'llanmada PCB alyuminiy substratlarining turlari va PCB nusxalashdagi keng tarqalgan to'siqlar tanishtiriladi. Agar siz PCBlar yoki ushbu maqolaning mazmuni bilan qiziqsangiz, o'qishni davom ettirishingiz mumkin.

Alyuminiy substratli tenglikni nima ajratib turadi?

Avvalroq, biz keramik PCBlarning ijobiy va salbiy tomonlarini muhokama qildik va bitta kamchilik ularning yuqori narxi va mo'rtligi ekanligini ta'kidladik. Standart shisha tolali PCBlar yaxshi issiqlik tarqalishiga ega emas, keramik PCBlar esa yuqori harorat va yuqori namlik muhitida barqaror va deformatsiyaga chidamli, ammo ular qimmat va asosan yuqori darajadagi mahsulotlarda qo'llaniladi. Agar sizning mahsulotingiz yuqori darajadagi bo'lmasa, masalan, yaxshi issiqlik tarqalishini talab qiladigan, ammo tejamkor bo'lgan katta maydonli, yuqori quvvatli LED yorug'lik plitalari bo'lsa, bunga mos keladigan material bormi?

Javob ha, va aynan shu yerda alyuminiy substratli PCBlar muhim rol o'ynaydi. Alyuminiy, o'tkazuvchanlikka ega metall bo'lgani uchun, PCB materiali uchun g'alati tanlov bo'lib tuyulishi mumkin , ammo alyuminiy substratli PCBlar uchta qatlamdan iborat: mis folga, izolyatsiya qatlami va metall alyuminiy qatlami. Izolyatsiya qatlami mavjud bo'lganligi sababli, metall qatlam uchun alyuminiydan tashqari boshqa materiallardan ham foydalanish mumkinmi? Mis, zanglamaydigan po'lat, temir, kremniy po'lat va boshqalar kabi materiallar? Metall substratni tanlashda issiqlik kengayish koeffitsienti, issiqlik o'tkazuvchanligi, mustahkamlik, qattiqlik, og'irlik, sirt holati va narx kabi omillarni hisobga olish kerak.

Umuman olganda, xarajat va texnik ko'rsatkichlarni hisobga olgan holda, alyuminiy ideal tanlovdir. Alyuminiy taxtalar uchun umumiy tanlovlar 6061, 5052, 1060 va boshqalarni o'z ichiga oladi. Agar issiqlik o'tkazuvchanligi, mexanik ishlash, elektr ishlashi va boshqa maxsus xususiyatlar uchun yuqori talablar mavjud bo'lsa, mis, zanglamaydigan po'lat, temir va silikon po'latdan ham foydalanish mumkin.

LED yorug'lik mahsulotlarida keng tarqalgan alyuminiy substratli tenglikni ikki tomoni bor: bir tomoni LED pinlarini lehimlash uchun oq tomoni, ikkinchisi esa tabiiy alyuminiy rang bo'lib, odatda issiqlik o'tkazuvchi qism bilan aloqa qilish uchun termal pasta bilan qoplangan. Ular asosan LED yoritgichlari, audio uskunalari, quvvat uskunalari va boshqalarda qo'llaniladi, asosiy afzallik tez issiqlik o'tkazuvchanligi va mukammal issiqlik tarqalishi ko'rsatkichidir.

An'anaviy FR-4 bilan taqqoslaganda , alyuminiy substratli PCBlar issiqlik qarshiligini minimallashtirishi mumkin, bu esa ajoyib issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi; keramik substratlar bilan taqqoslaganda, ular ajoyib mexanik xususiyatlarga ega.

 PCB alyuminiy substratlarining turlari

1. Moslashuvchan alyuminiy substratlar : IMS materiallaridagi eng so'nggi ishlanmalardan biri bu moslashuvchan dielektriklardir. Ushbu materiallar ajoyib elektr izolyatsiyasi, moslashuvchanlik va issiqlik o'tkazuvchanligini ta'minlaydi. 5754 yoki shunga o'xshash moslashuvchan alyuminiy kabi materiallarga qo'llanilganda, ular turli shakllar va burchaklarga erishish uchun shakllantirilishi mumkin, bu esa qimmat armatura, kabellar va ulagichlarga ehtiyojni yo'q qiladi. Ushbu materiallar moslashuvchan bo'lsa-da, ular joyiga egilib, joyida qolish uchun mo'ljallangan.

2. Gibrid alyuminiy substratlar : “Gibrid” IMS strukturasida issiqlik oʻtkazmaydigan moddalar mustaqil ravishda qayta ishlanadi va keyin alyuminiy substratga issiqlik materiali bilan bogʻlanadi. Eng keng tarqalgan struktura anʼanaviy FR-4 dan tayyorlangan 2 yoki 4 qatlamli subkomponentlardan iborat boʻlib, ular keyinchalik alyuminiy asosga issiqlik oʻtkazuvchan dielektrik bilan bogʻlanadi. Bu issiqlik tarqalishiga yordam beradi, qattiqlikni yaxshilaydi va himoya vazifasini bajaradi. Boshqa afzalliklar quyidagilarni oʻz ichiga oladi:

• • Barcha termal materiallarni qurishdan ko'ra arzonroq narx.
  • Standart FR-4 mahsulotlariga qaraganda yaxshiroq termal ishlash.
  • Qimmatbaho issiqlik moslamalarini va tegishli yig'ish bosqichlarini yo'q qilish.
  • RF yo'qotish xususiyatlari uchun PTFE sirt qatlamlarini talab qiladigan RF ilovalari uchun javob beradi.
  • Teshik qismlarini joylashtirish uchun alyuminiydan komponentli oynalardan foydalanish, maxsus yuvish moslamalari yoki boshqa qimmat adapterlarga ehtiyoj sezmasdan, muhr hosil qilish uchun yumaloq burchaklarni lehimlash paytida ulagichlar va kabellarni taxtadan o'tkazishga imkon beradi.

3. Ko'p qatlamli alyuminiy substratlar : Yuqori samarali elektr ta'minoti bozorida ko'p qatlamli IMS PCBlar bir nechta issiqlik dielektrik qatlamlaridan tayyorlanadi. Ushbu tuzilmalar dielektrikka o'rnatilgan bir yoki bir nechta qatlamli sxemalarga ega, ko'r-ko'rona o'tish joylari esa issiqlik o'tish joylari yoki signal yo'llari sifatida ishlatiladi. Bir qavatli dizaynlar issiqlikni uzatishda qimmatroq va samarasiz bo'lsa-da, ular murakkabroq dizaynlar uchun oddiy va samarali issiqlik tarqatish yechimini taqdim etadi.

4. Teshikli alyuminiy substratlar : Eng murakkab konstruksiyalarda alyuminiy qatlami ko'p qatlamli issiqlik konstruksiyalarining "yadrosini" tashkil qilishi mumkin. Laminatsiyalashdan oldin alyuminiy oldindan qoplanadi va dielektrik bilan to'ldiriladi. Issiqlik materiallari yoki subkomponentlari alyuminiyning ikkala tomoniga ham issiqlik yopishtiruvchi qatlam yordamida qoplanishi mumkin. Laminatsiyalangandan so'ng, tayyor komponent alyuminiy orqali burg'ulangan an'anaviy ko'p qatlamli alyuminiy substratga o'xshaydi. Plitali teshiklar elektr izolyatsiyasini saqlab qolish uchun alyuminiydagi bo'shliqlardan o'tadi. Shu bilan bir qatorda, mis yadrolari to'g'ridan-to'g'ri elektr ulanishlarini, shuningdek, izolyatsiyalangan teshiklarni ham ta'minlashi mumkin.

PCB alyuminiy substratlarining afzalliklari

Ajoyib issiqlik tarqalishiga qo'shimcha ravishda, alyuminiy substrat PCB quyidagi afzalliklarga ega:

• RoHS ekologik talablariga muvofiqligi.
• SMT jarayoni uchun ko'proq mos keladi.
• Yuqori oqim o'tkazuvchanligi.
• O'chirish dizaynida issiqlik tarqalishini samarali boshqarish, modulning ish haroratini pasaytirish, xizmat muddatini uzaytirish, quvvat zichligini oshirish va ishonchlilikni oshirish.
• Issiqlik moslamalari va boshqa apparat vositalarini (shu jumladan, issiqlik interfeysi materiallarini) yig'ishni qisqartirish, mahsulot hajmini qisqartirish, apparat va yig'ish xarajatlarini kamaytirish, quvvat zanjirlari va nazorat qilish davrlarining kombinatsiyasini optimallashtirish.
• Yaxshiroq mexanik chidamlilik uchun mo'rt keramik tagliklarni almashtirish.

Oddiy FR-4 plitalari bilan solishtirganda, alyuminiy substratli PCB katta afzalliklarga ega, chunki u yuqori oqimga ega. FR-4 singari, sxema qatlamlari ulanish uchun o'tkazgich sifatida mis folga ishlatadi. An'anaviy FR-4 bilan taqqoslaganda, bir xil qalinlik va chiziq kengligi bilan alyuminiy substrat PCB yuqori oqimga ega bo'lishi mumkin.

Alyuminiy substrat PCB ning asosiy texnologiyasi asosan bog'lash, izolyatsiyalash va issiqlik o'tkazuvchanligi funktsiyalarini bajaradigan oraliq izolyatsiya qatlami materialida yotadi. Alyuminiy substrat PCB izolyatsiya qatlami quvvat modullari tuzilishidagi eng katta termal to'siqdir. Izolyatsiya qatlamining issiqlik o'tkazuvchanligi qanchalik yaxshi bo'lsa, u qurilmaning ishlashi paytida hosil bo'ladigan issiqlik tarqalishiga shunchalik yordam beradi, bu esa o'z navbatida qurilmaning ish haroratini pasaytirishga, modulning yuqori quvvat yukiga erishishga, hajmini kamaytirishga yordam beradi. umrini uzaytiradi va quvvatni oshiradi. Yaxshi issiqlik o'tkazuvchanligi talabini qondirish bilan birga, u yuqori kuchlanishli izolyatsiya qobiliyatiga ham ega bo'lishi kerak.

Alyuminiy taglik va FR-4 taxtasi o'rtasidagi farqlar

Issiqlik tarqalishi

Alyuminiy asosli mis qoplangan laminat (CCL) va an'anaviy FR-4 CCL o'rtasidagi eng katta farq ularning issiqlik tarqalish xususiyatlaridadir. Masalan, qalinligi 1.5 mm bo'lgan FR-4 CCL bilan taqqoslaganda, alyuminiy asosidagi CCL ning termal qarshiligi birinchisi uchun 20-22 ℃ va ikkinchisi uchun 1.0-2.0 ℃ ni tashkil qiladi, bu sezilarli darajada past.

Termal kengayish koeffitsienti

Odatda, FR-4 taxtalari termal kengayish muammolaridan aziyat chekadi, bu erda yuqori haroratlar qalinlik va tekislikning o'zgarishiga olib kelishi mumkin, ayniqsa qalinlik yo'nalishi bo'yicha, metall bilan qoplangan teshiklar va sxemalar sifatiga ta'sir qiladi. Bu, asosan, materialning qalinligi yo'nalishi bo'yicha turli xil issiqlik kengayish koeffitsientlari bilan bog'liq: misning koeffitsienti 17 × 10 ^ -6 sm / sm ℃, FR-4 taxtasining asosiy materiali esa 110 × 10 ^ -6 sm / sm. ℃, bu osongina termal kengayish effektlariga olib kelishi mumkin. Alyuminiy asosidagi plitalarning termal kengayish koeffitsienti 50 × 10 ^ -6 sm / sm ℃, umumiy FR-4 taxtasidan kichikroq va mis folga yaqinroq. Bu bosilgan elektron platalarning sifati va ishonchliligini ta'minlashga yordam beradi.

Asosiy dasturlar

FR-4 platalari umumiy elektron dizayn va oddiy elektron mahsulotlar uchun javob beradi. Alyuminiy asosidagi taxtalar qalin plyonkali gibrid integral mikrosxemalar, quvvat davrlari uchun issiqlik tarqalishi, kontaktlarning zanglashiga olib tashlanishi, kontaktlarning zanglashiga olib tashlanishi, seramika tagliklari bardosh bera olmaydigan keng ko'lamli substratlar va oddiy issiqlik qabul qiluvchilar hal qila olmaydigan sxemalar kabi maxsus talablarga ega sxemalar uchun javob beradi. ishonchlilik muammolari.

Mashinasozlik

Alyuminiy asosidagi taxtalar yuqori mexanik mustahkamlik va qattiqlikka ega, bu FR-4 plitalaridan ustundir. Shuning uchun, alyuminiy asosidagi taxtalarda katta maydonli bosma taxtalar ishlab chiqarilishi mumkin va bunday substratlarga og'ir komponentlar o'rnatilishi mumkin.

Elektr ishlashi

FR-4 plitalari bilan taqqoslaganda, alyuminiy asosidagi plitalar yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga ega, bu esa o'tkazgichlarning oqim o'tkazuvchanligini sezilarli darajada oshirishga olib keladi. Bu alyuminiy asosidagi taxtalarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligini ko'rsatadi. Alyuminiy asosidagi plitalarning issiqlik tarqalishi ularning izolyatsiya qatlamining qalinligi va issiqlik o'tkazuvchanligi bilan bog'liq. Yupqa izolyatsiya qatlamlari alyuminiy asosidagi plitalarning yuqori issiqlik o'tkazuvchanligiga olib keladi (lekin kuchlanishga chidamliligi past). Elektron sxemalarning ishlashini ta'minlash uchun elektron mahsulotlarning ba'zi qismlari elektromagnit nurlanish va shovqinlarni oldini olishlari kerak. Alyuminiy asosidagi taxtalar elektromagnit to'lqinlarni himoya qilish uchun himoya plitalari sifatida harakat qilishi mumkin.

Izolyatsiya samaradorligi

Umumiy sharoitlarda alyuminiy asosli plitalarning parchalanish kuchlanishi izolyatsiya qatlamining qalinligi bilan belgilanadi, buzilish kuchlanishi odatda 500V atrofida. Agar siz LED lyuminestsent lampaning alyuminiy asosidagi taxtasining buzilish kuchlanishini sinab ko'rishingiz kerak bo'lsa, kirish portining korpusida faqat yuqori voltli sinovni amalga oshirishingiz kerak. UL va Idoralar sertifikatlash qiymatlari 2500V, 3C sertifikati esa 3750V atrofida bo'lishi kerak.