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La PCB de aluminio es una PCB fabricada con aluminio, conocida como Placa de Circuito Impresa con Núcleo Metálico (MCPCB), la cual desempeña un papel importante dentro de la familia de placas de circuito.
Una fina capa de material térmicamente conductor y eléctricamente aislante generalmente se adhiere a la superficie de la placa de circuito de aluminio, por lo que posee una conductividad térmica y eléctrica significativa.
Por este motivo, las PCB de aluminio se utilizan ampliamente en áreas que requieren disipación de calor, como equipos electrónicos automotrices, iluminación LED de alta potencia y otros dispositivos de alto calor.
Las placas de circuito basadas en aluminio se emplean principalmente en industrias que requieren conductividad térmica. Según diferentes necesidades, generalmente se pueden seleccionar los siguientes tres tipos de sustratos de aluminio:
Un sustrato de aluminio de una sola cara está compuesto por una capa de placa de aluminio metálico como sustrato, y una capa de cobre conductor unida a un lado de la placa. Aunque el sustrato de aluminio de una sola cara tiene un diseño sencillo, se utiliza ampliamente en mercados con altas exigencias de disipación de calor, como iluminación LED, electrónica automotriz, fuentes de alimentación, etc.
Un sustrato de aluminio de doble cara contiene dos capas de sustrato de aluminio, y ambos lados están recubiertos con una capa de cobre. En comparación con un sustrato de aluminio de una sola cara, ofrece mayor flexibilidad y funcionalidad en el diseño. Los componentes pueden instalarse en ambos lados de la placa para satisfacer las necesidades de mayor densidad de componentes y diseños de circuitos complejos. Es adecuado para aplicaciones que requieren un rendimiento térmico y aislamiento eléctrico más altos, como convertidores de energía, controladores de motores, etc.
La base de PCB de núcleo metálico generalmente está hecha de aluminio o aleación de cobre, colocada entre una capa aislante y una lámina de cobre. En comparación con PCB tradicionales como FR-4, los PCB de núcleo metálico tienen una excelente conductividad térmica y capacidad de disipación de calor. MCPCB también se llama PCB recubierto de aluminio (Aluminum-clad PCB), que tiene tres tipos: monocapa, bicapa y multicapa.
Para obtener la mejor conductividad térmica, la fabricación de PCB de base de aluminio debe centrarse en los siguientes pasos clave:
Primero, elegir un material adecuado es el primer paso hacia el éxito. Solemos utilizar aleaciones de aluminio 6061 y 5052 porque tienen una excelente conductividad térmica.
Necesitamos encontrar un material con fuerte conductividad térmica y buen desempeño de aislamiento eléctrico, como poliamida o resina epoxi. Luego usar estos materiales para unirlos al núcleo de aluminio.
Durante el proceso de fabricación, el espesor de la capa de cobre debe mantenerse dentro de un rango razonable, de modo que la placa terminada tenga una buena disipación de calor, rendimiento y características eléctricas.
La línea conductora se fabrica mediante un proceso estándar de grabado de PCB.
La alta conductividad térmica del aluminio puede disipar rápidamente el calor generado por los componentes calientes, reduciendo así el riesgo de sobrecalentamiento y prolongando la vida útil del equipo.
La combinación de sustrato de aluminio y circuito de cobre tiene las ventajas de baja resistencia térmica y alta conductividad térmica, lo que la hace adecuada para escenarios de aplicación de alta potencia.
En dispositivos con requisitos estrictos en cuanto a peso ligero y espacio reducido, los sustratos de aluminio suelen ser la mejor opción debido a su ligereza y diseño compacto.
En entornos adversos, los sustratos de aluminio también son la mejor opción. Debido a que las PCB con base de aluminio tienen buena resistencia mecánica y durabilidad, pueden seguir funcionando en condiciones adversas.
En comparación con el enfriamiento líquido y los disipadores de calor, las PCB con base de aluminio son más rentables para resolver necesidades térmicas, ofrecen soluciones más avanzadas de gestión térmica y su diseño es más sencillo de fabricar.
Normalmente, solo podemos fabricar sustratos de aluminio de una capa y sustratos de aluminio de dos capas. Debido a las limitaciones del proceso de fabricación, es difícil producir sustratos de aluminio multilayer, por lo que no pueden satisfacer las necesidades de diseños complejos multilayer.
Los materiales de aluminio metálico tienen alta rigidez y baja suavidad, y no son tan flexibles como los sustratos de poliamida o poliéster. Por lo tanto, no son adecuados para aplicaciones que requieren flexión repetida.
El coeficiente de expansión térmica de los sustratos de aluminio es relativamente alto, lo cual difiere de algunos componentes y materiales de soldadura. La falta de coincidencia entre los coeficientes de expansión térmica puede provocar fácilmente daños en las soldaduras o desprendimiento, afectando la confiabilidad general.
En comparación con sustratos ordinarios, las propiedades metálicas de los sustratos de aluminio requieren más tiempo de consideración durante la fabricación y el ensamblaje, lo que aumentará la complejidad del proceso y el costo.
Aunque los sustratos de aluminio tienen ventajas significativas en la gestión térmica, en comparación con los materiales tradicionales FR4, las PCB de aluminio tienen costos más altos de materiales, procesos especiales de fabricación y requisitos de tratamiento superficial, por lo que el costo total de fabricación aumenta.
Característica |
Capacidad |
| Material del sustrato (16px) | 5052, 6061, 7075, espesor de 1,6 mm a 9 mm |
| Espesor de cobre | 1oz~12oz (35μm~420μm) |
| Espesor de la capa de aislamiento | 0,1 mm~0,2 mm (Bergquist Thermal-Clad, Larid Tlam) |
| Número de capas | 1-8 capas |
| Ancho mínimo de línea | 4 mil~5 mil (0,1 mm~0,127 mm) |
| Distancia Mínima entre Líneas | 4 mil~5 mil (0,1 mm~0,127 mm) |
| Apertura mínima | 0.3mm~1.0mm |
| Tamaño Máximo del Panel | 600 mm×1170 mm |
| Conductividad térmica | 1,0~12,0 W/m·K |
| Tratamiento superficial | HASL, OSP, ENIG |
| Espaciado de Máscara de Soldadura | ≥ 3mil (0.075mm) |
| Color de la máscara de soldadura | Blanco, verde, negro |
| Lados de la serigrafía | Según el archivo |
| Espaciado entre capas de impresión | ≥0,15 mm |
| Envasado del Producto Terminado | Almohadilla de espuma/burbuja |
Con el continuo desarrollo de los sistemas electrónicos, las PCB basadas en aluminio tienen amplias perspectivas. La dirección principal de investigación y desarrollo actual es mejorar la conductividad térmica de los materiales aislantes, mejorando así la eficiencia de fabricación y reduciendo costos. Las bases de aluminio también se utilizarán en campos emergentes como el 5G, las telecomunicaciones, el Internet de las Cosas y la energía renovable.
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