Osa yksi: Mikä on alumiini PCB?
Alumiinisubstraatti on eräänlainen metallipohjainen kuparipäällysteinen levy, jolla on erinomainen lämmönpoistotoiminto.Yleensä yksipuolinen levy koostuu kolmesta kerroksesta: piirikerroksesta (kuparikalvo), eristekerroksesta ja metallipohjakerroksesta.Huippuluokan sovelluksiin on olemassa myös kaksipuolisia malleja, joiden rakenne on piirikerros, eristyskerros, alumiinipohja, eristyskerros ja piirikerros.Pieni määrä käyttökohteita koskee monikerroksisia levyjä, jotka voidaan luoda liimaamalla tavallisia monikerroksisia levyjä eristekerroksilla ja alumiinipohjalla.
Yksipuolinen alumiinisubstraatti: Se koostuu yhdestä kerroksesta johtavaa kuviokerrosta, eristemateriaalia ja alumiinilevyä (substraatti).
Kaksipuolinen alumiinisubstraatti: Se sisältää kaksi kerrosta johtavia kuviokerroksia, eristemateriaalia ja alumiinilevyä (substraattia), jotka on pinottu yhteen.
Monikerroksinen painettu alumiinipiirilevy: Se on painettu piirilevy, joka on valmistettu laminoimalla ja liimaamalla kolme tai useampi kerrosta johtavaa kuviokerrosta, eristävää materiaalia ja alumiinilevyä (substraattia) yhteen.
Pintakäsittelymenetelmien mukaan jaettuna:
Kullattu levy (kemiallinen ohut kulta, kemiallinen paksu kulta, selektiivinen kultapinnoitus)
Osa 2: Alumiinialustan toimintaperiaate
Teholaitteet on pinta-asennettu piirikerrokselle.Laitteiden käytön aikana tuottama lämpö johdetaan nopeasti eristävän kerroksen läpi metallipohjakerrokseen, joka sitten haihduttaa lämmön, jolloin saadaan lämpöhäviö laitteille.
Perinteisiin FR-4:ään verrattuna alumiinisubstraatit voivat minimoida lämmönvastuksen, mikä tekee niistä erinomaisia lämmönjohtajia.Paksukalvokeraamisiin piireihin verrattuna niillä on myös erinomaiset mekaaniset ominaisuudet.
Lisäksi alumiinisubstraateilla on seuraavat ainutlaatuiset edut:
- RoHs-vaatimusten noudattaminen
- Parempi sopeutumiskyky SMT-prosesseihin
- Tehokas lämmön diffuusion käsittely piirisuunnittelussa moduulin käyttölämpötilan alentamiseksi, käyttöiän pidentämiseksi, tehotiheyden ja luotettavuuden parantamiseksi
- Jäähdytyslevyjen ja muiden laitteistojen, mukaan lukien lämpörajapintamateriaalit, kokoonpanon vähentäminen, mikä johtaa pienempään tuotemäärään ja alemmat laitteisto- ja kokoonpanokustannukset sekä teho- ja ohjauspiirien optimaalinen yhdistelmä
- Hauraiden keraamisten alustojen vaihto parantaa mekaanista kestävyyttä
Osa 3: Alumiinisubstraattien koostumus
1. Piirikerros
Piirikerros (tyypillisesti elektrolyyttistä kuparifoliota käyttäen) syövytetään painettujen piirien muodostamiseksi, joita käytetään komponenttien kokoonpanoon ja liitäntöihin.Perinteiseen FR-4:ään verrattuna, samalla paksuudella ja viivanleveydellä, alumiinisubstraatit voivat kuljettaa suurempia virtoja.
2. Eristyskerros
Eristyskerros on avainteknologia alumiinisubstraateissa, ja se palvelee ensisijaisesti tarttumista, eristystä ja lämmönjohtavuutta.Alumiinisubstraattien eristyskerros on tehomoduulirakenteiden merkittävin lämpöeste.Eristekerroksen parempi lämmönjohtavuus helpottaa laitteen käytön aikana syntyvän lämmön diffuusiota, mikä johtaa alhaisempiin käyttölämpötiloihin, lisääntyneeseen moduulin tehokuormitukseen, pienempään kokoon, pidempään käyttöikään ja suurempaan tehoon.
3. Metallipohjakerros
Metallin valinta eristäväksi metallipohjaksi riippuu kattavista tekijöistä, kuten metallipohjan lämpölaajenemiskertoimesta, lämmönjohtavuudesta, lujuudesta, kovuudesta, painosta, pinnan kunnosta ja hinnasta.
Osa neljä: Syitä alumiinisubstraattien valintaan
1. Lämmön hajoaminen
Monilla kaksipuolisilla ja monikerroksisilla levyillä on suuri tiheys ja teho, mikä tekee lämmönpoistosta haastavaa.Perinteiset substraattimateriaalit, kuten FR4 ja CEM3, johtavat huonosti lämpöä ja niissä on kerrosten välinen eristys, mikä johtaa riittämättömään lämmönpoistoon.Alumiinisubstraatit ratkaisevat tämän lämmönpoistoongelman.
2. Lämpölaajeneminen
Lämpölaajeneminen ja -kutistuminen ovat luonnostaan materiaaleille, ja eri aineilla on erilaiset lämpölaajenemiskertoimet.Alumiinipohjaiset painetut levyt ratkaisevat tehokkaasti lämmönpoistoongelmia, helpottavat levyn komponenttien eri materiaalien lämpölaajenemisen ongelmaa ja parantavat yleistä kestävyyttä ja luotettavuutta erityisesti SMT (Surface Mount Technology) -sovelluksissa.
3. Mittojen vakaus
Alumiinipohjaiset painolevyt ovat mitoiltaan huomattavasti vakaampia kuin eristemateriaalipainolevyt.30°C:sta 140-150°C kuumennettujen alumiinipohjaisten painolevyjen tai alumiinisydänlevyjen mittamuutos on 2,5-3,0 %.
4. Muut syyt
Alumiinipohjaisilla painolevyillä on suojavaikutuksia, ne korvaavat hauraita keraamisia substraatteja, soveltuvat pinta-asennustekniikkaan, pienentävät painettujen levyjen tehollista pinta-alaa, korvaavat komponentteja, kuten jäähdytyslevyjä, parantavat tuotteen lämmönkestävyyttä ja fysikaalisia ominaisuuksia sekä vähentävät tuotantokustannuksia ja työvoimaa.
Osa 5: Alumiinisubstraattien sovellukset
1. Audiolaitteet: Tulo-/lähtövahvistimet, balansoidut vahvistimet, äänivahvistimet, esivahvistimet, tehovahvistimet jne.
2. Teholaitteet: Kytkentäsäätimet, DC/AC-muuntimet, SW-säätimet jne.
3. Viestintäelektroniikkalaitteet: suurtaajuusvahvistimet, suodatinlaitteet, lähetyspiirit jne.
4. Toimistoautomaatiolaitteet: Sähkömoottorin ajurit jne.
5. Autoteollisuus: Elektroniset säätimet, sytytysjärjestelmät, tehonohjaimet jne.
6. Tietokoneet: CPU-levyt, levykeasemat, tehoyksiköt jne.
7. Tehomoduulit: Invertterit, puolijohdereleet, tasasuuntaussillat jne.
8. Valaisimet: Energiansäästölamppujen edistämisen myötä alumiinipohjaisia substraatteja käytetään laajalti LED-valoissa.
Postitusaika: 09.08.2023
