PCBs de alumínio

Características e aplicações de PCBs de alumínio

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PCBs de alumínio são um tipo de laminado revestido de cobre à base de metal, conhecido por suas excelentes propriedades de dissipação de calor.. Uma placa de circuito impresso de alumínio unilateral típica consiste em três camadas: a camada do circuito (folha de cobre), a camada de isolamento, e a camada base de metal. Para aplicações de ponta, designs frente e verso também estão disponíveis, apresentando uma estrutura de camada de circuito, camada de isolamento, base de alumínio, camada de isolamento, e outra camada de circuito. Em casos raros, placas multicamadas são usadas, combinando placas multicamadas padrão com camadas de isolamento e bases de alumínio.

Vantagens dos PCBs de alumínio

  1. Ecológico: O alumínio não é tóxico e é reciclável. A sua facilidade de montagem também contribui para a poupança de energia. Para fornecedores de PCB, usar alumínio apoia a sustentabilidade ambiental.

  2. Dissipação de Calor: Altas temperaturas podem danificar gravemente os componentes eletrônicos, so using materials that aid in heat dissipation is prudent. Aluminum effectively transfers heat away from critical components, minimizing its detrimental impact on the circuit board.

  3. Enhanced Durability: Aluminum provides a level of strength and durability that ceramic or fiberglass substrates cannot. It serves as a robust base material, reducing the likelihood of accidental damage during manufacturing, handling, and everyday use.

  4. Lightweight: Despite its remarkable durability, aluminum is surprisingly lightweight. It adds strength and resilience without adding significant weight.

Applications of Aluminum PCBs

  1. LED Lighting: The primary application of aluminum PCBs is in LED lighting. LEDs generate significant heat during operation, and the excellent heat dissipation properties of aluminum PCBs ensure the stable functioning of LEDs, thereby enhancing the lifespan and reliability of the lighting fixtures.

  2. Eletrônica Automotiva: With the increasing degree of automotive electrification, the number and density of electronic components in vehicles are rising. The lightweight nature, excellent thermal management, and electrical performance of aluminum PCBs make them an ideal choice for automotive electronics.

  3. Renewable Energy: Aluminum PCBs play a crucial role in renewable energy sectors like solar and wind power. Por exemplo, solar panels need to efficiently convert solar energy into electrical energy, and the superior heat dissipation of aluminum PCBs helps maintain the stable operation of solar cells.

  4. Power Electronics: In power electronic devices such as inverters and converters, the use of aluminum PCBs ensures stable operation under high power densities.

  5. Automação Industrial: Em sistemas de controle de automação industrial, a alta confiabilidade, estabilidade, e o excelente desempenho elétrico dos PCBs de alumínio os tornam o material preferido para componentes críticos.

Applications of Aluminum PCBs

Processo de fabricação de PCBs de alumínio

  1. Processamento Mecânico:

    • Perfuração: Embora PCBs de alumínio possam ser perfurados, quaisquer rebarbas nas bordas dos furos são inaceitáveis, pois podem afetar o teste de tensão suportável.
    • Fresando o contorno: Fresar o contorno é um desafio. Perfurar o contorno requer moldes de alta qualidade, que é um aspecto crítico da produção de PCB de alumínio.
    • Soco: Depois de perfurar o contorno, as bordas devem estar bem cuidadas, livre de quaisquer rebarbas, e a camada de máscara de solda nas bordas deve permanecer intacta. A puncionamento envolve técnicas complexas, como o uso de uma matriz de corte, garantindo que a placa não deforme mais do que 0.5% depois do processo.

  2. Avoid Scratches on the Aluminum Base:

    • The aluminum base must remain untouched throughout the process to prevent discoloration or blackening due to chemical exposure or handling. Any damage to the aluminum base is unacceptable, as re-polishing is often not permitted by customers. Protective measures, like passivation or applying protective films before and after hot air leveling (Sangrar), are essential to prevent damage.

  3. High Voltage Testing:

    • Aluminum PCBs for communication power supplies require 100% high voltage testing. Customers may specify either DC or AC testing, with voltages typically around 1500V or 1600V for durations of 5 para 10 segundos. Any dirt, burrs on holes or edges, jagged lines, or damage to the insulating layer can cause fires, leakage, or breakdowns during these tests. Problemas como delaminação ou formação de bolhas durante testes de alta tensão são motivos para rejeição.

Especificações de fabricação de PCB de alumínio

  1. Espessura da folha de cobre:

    • PCBs de alumínio são frequentemente usados ​​para dispositivos de energia com altas densidades de potência, então a folha de cobre é normalmente mais espessa. Para espessuras de folha de cobre de 3 onças ou mais, o processo de gravação requer compensação precisa da largura da linha no projeto de engenharia para garantir que a largura da linha gravada permaneça dentro da tolerância.

  2. Proteção da Base de Alumínio:

    • Durante o Manufatura de PCB processo, a base de alumínio deve ser protegida com uma película protetora para evitar danos por exposição química, que pode manchar a superfície. Esta película protetora está sujeita a danos, exigindo manuseio cuidadoso e colocação das placas em racks durante todo o processo.

  3. Ferramentas de fresagem:

    • Ferramentas de fresagem usadas para placas de fibra de vidro (FR-4) têm menor dureza, whereas those for aluminum PCBs require higher hardness. The milling speed for fiberglass boards is relatively high, but it must be reduced by at least two-thirds when milling aluminum PCBs.

  4. Cooling During Milling:

    • For milling fiberglass boards, the machine’s built-in cooling system is typically sufficient. No entanto, when milling aluminum PCBs, additional cooling, such as applying alcohol to the milling bit, is necessary to dissipate heat effectively.