چالش های فنی در تولید PCB پایه آلومینیوم دو لایه: راه حل های تولید قابل اعتماد

PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه (MCPCBS) ستون فقرات الکترونیک با قدرت بالا هستند-از روشنایی LED تا ماژول های شارژ EV-با تشکر از هدایت حرارتی برتر آنها (1-5 W/m · K) در مقایسه با PCB های سنتی FR4 (0.3 W/m · K). با این حال ، ساختار منحصر به فرد آنها - هسته ای آلومینیومی که به یک لایه دی الکتریک و آثار مس پیوند می یابد - موانع فنی را که در ساخت استاندارد PCB وجود ندارد ، می باشد. لایه لایه شدن ، نقص رزین و عدم موفقیت ماسک لحیم کاری فقط چند مورد است که می تواند تولید را از بین ببرد ، عملکرد را کاهش دهد و قابلیت اطمینان محصول نهایی را به خطر بیاندازد.

برای تولید کنندگان و مهندسان ، درک این چالش ها برای ارائه PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه با کارایی بالا و با کارایی بالا بسیار مهم است. این راهنما رایج ترین مشکلات فنی را در پردازش PCB پایه آلومینیومی 2 لایه تجزیه می کند ، آنها را با ساخت استاندارد FR4 مقایسه می کند و راه حل های عملی را ارائه می دهد-با داده ها و بهترین شیوه های صنعت. این که آیا شما درایورهای LED یا منبع تغذیه صنعتی را تولید می کنید ، این بینش ها به شما در غلبه بر تنگناهای تولید و ساخت PCB هایی که در برابر استرس حرارتی و محیط های سخت ایستاده اند ، کمک می کند.

غذای اصلی
1. خرابی های اساسی: لایه لایه بین هسته آلومینیوم و لایه دی الکتریک باعث 35 ٪ از نقص PCB پایه آلومینیومی 2 لایه می شود-با کنترل لمینیت دقیق (180-200 درجه سانتیگراد ، 300-400 psi) و رزین های چسبندگی بالا.
نقص 2.resin: حباب و ترک خوردگی در لایه دی الکتریک ، هدایت حرارتی را 40 ٪ کاهش می دهد-با استفاده از رزین های TG بالا (TG ≥ 180 درجه سانتیگراد) و دفع خلاء.
مشکلات ماسک 3.Soleder: سطح صاف آلومینیوم منجر به 25 ٪ نرخ لایه برداری ماسک لحیم کاری بالاتر می شود-با ماسک های انفجار ریز (RA 1.5-2.0μm) و ماسک های لحیم کاری UV.
4. قابلیت اطمینان دوچرخه سواری THERMAL: PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه 2 برابر بیشتر از FR4 در دمای -40 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد -با تطبیق CTE (ضریب انبساط حرارتی) بین لایه ها و استفاده از دی الکتریک انعطاف پذیر.
5. کارآیی کانتر: کنترل مناسب فرآیند ، نرخ نقص را از 20 ٪ به 5 ٪ کاهش می دهد و هزینه های بازپرداخت را با 0.80-2.50 دلار در هر PCB در تولید با حجم بالا کاهش می دهد.

PCB پایه آلومینیومی 2 لایه چیست؟
PCB پایه آلومینیومی 2 لایه از سه مؤلفه اصلی تشکیل شده است که در یک ساختار "مسی-دی الکتریک-آلومینیوم-مس" جمع شده است:

1. هسته آلومینیوم: استحکام مکانیکی را فراهم می کند و به عنوان پخش کننده گرما عمل می کند (به طور معمول 0.5-3 میلی متر ضخامت ، 6061 یا 5052 آلیاژ آلومینیوم).
2. لایه الکتریکی: یک ماده عایق (به عنوان مثال ، رزین اپوکسی ، پلی آمید) که هسته آلومینیوم را به آثار مس پیوند می دهد - بحرانی برای عایق الکتریکی و انتقال حرارتی.
3. ردپای Copper: 1-3oz فویل مس در دو طرف پشته دی الکتریک/آلومینیوم - سیگنال های الکتریکی و قدرت را دریافت می کند.

بر خلاف PCB های استاندارد FR4 (که از فایبرگلاس به عنوان هسته استفاده می کنند) ، هدایت حرارتی پایه آلومینیوم MCPCB های 2 لایه ای را برای کاربردهای پر قدرت (10W+) ایده آل می کند. با این حال ، این ساختار همچنین چالش های تولیدی منحصر به فرد را ایجاد می کند ، زیرا خصوصیات آلومینیوم (انبساط حرارتی بالا ، سطح صاف) با روشهای سنتی پردازش PCB برخورد می کند.

پایه آلومینیومی 2 لایه PCB در مقابل استاندارد FR4 PCB: مقایسه تولید

برای متناسب سازی مشکلات فنی PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه ، مقایسه آنها با PCB های استاندارد FR4-رایج ترین نوع PCB بسیار مهم است. در جدول زیر تفاوت های کلیدی در مواد ، فرآیندها و چالش ها برجسته شده است:

مثال: یک تولید کننده تولید 10،000 PCB پایه آلومینیومی دو لایه برای درایورهای LED شاهد نقص 18 ٪-VS بود. 7 ٪ برای PCB FR4 از همان پیچیدگی.

مسائل اصلی: لایه لایه شدن (6 ٪) و لایه برداری ماسک لحیم کاری (5 ٪).

مشکلات فنی برتر در پردازش PCB پایه آلومینیومی 2 لایه
ساخت PCB پایه آلومینیومی 2 لایه شامل 5+ مراحل مهم است که هر کدام چالش های منحصر به فردی دارند. در زیر رایج ترین موضوعات و دلایل اصلی آنها وجود دارد:

1. خرابی پیوند دی الکتریک-آلومینیوم (لایه لایه شدن)
لایه برداری-جداسازی بین هسته آلومینیوم و لایه دی الکتریک-مشکل فنی شماره 1 در پردازش PCB پایه آلومینیومی 2 لایه است. این اتفاق می افتد که دی الکتریک نتواند به سطح آلومینیوم پایبند باشد و شکاف های هوا ایجاد می کند که باعث کاهش هدایت حرارتی و عایق الکتریکی می شود.

علل ریشه:
آماده سازی سطح A.inadequate: لایه اکسید طبیعی آلومینیوم (ضخامت 10-20 نیوتن متر) به عنوان سدی برای چسبندگی عمل می کند. بدون تمیز کردن مناسب یا سخت شدن ، دی الکتریک نمی تواند به طور ایمن پیوند برقرار کند.
عدم تطابق پارامتر B.Lamination: دمای بیش از حد پایین (170 درجه سانتیگراد) از پخت رزین جلوگیری می کند. فشار بیش از حد (> 450 psi) رزین اضافی را فشرده می کند و لکه های نازک ایجاد می کند.
C.Moisture در رزین: بخار آب در رزین دی الکتریک در طول لمینیت تبخیر می شود و حباب هایی را ایجاد می کند که پیوند را تضعیف می کند.

تأثیر:
A. هدایت THERMAL 50 ٪ کاهش می یابد (به عنوان مثال ، از 3 W/M · K به 1.5 W/M · K) ، و منجر به گرمای بیش از حد مؤلفه می شود.
عایق الکتریکی در ولتاژهای بالا (≥250 ولت) شکست می خورد و باعث ایجاد مدارهای کوتاه می شود.
PCB های C.Delluminated دارای 70 ٪ میزان خرابی بالاتر در دوچرخه سواری حرارتی (-40 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد) هستند.

داده ها:

2. نقص رزین دی الکتریک (حباب ، ترک خوردگی)
لایه دی الکتریک "چسب" PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه است-اما مستعد ابتلا به دو نقص بحرانی است: حباب (در طول لمینیت) و ترک خوردگی (در طول دوچرخه سواری).

علل ریشه حباب:
A.Moisture در رزین: رزین ذخیره شده در شرایط مرطوب (> 60 ٪ RH) آب را جذب می کند ، که در طول لمینیت (180 درجه سانتیگراد+) تبخیر می شود و حباب ایجاد می کند.
B.inadequate Vacuum Degassing: هوای به دام افتاده در رزین قبل از لمینیت برداشته نمی شود و حفره ها را تشکیل می دهد.
C.Resin ویسکوزیته: رزین کم ویسکوزیته بیش از حد جریان می یابد و مناطق نازک را ترک می کند. رزین با ویسکوزیته بالا شکاف ها را پر نمی کند و جیب های هوا را ایجاد می کند.

علل ریشه ترک:
RESIN A.LOW-TG: رزین هایی با TG <150 درجه سانتیگراد در دماهای بالا (125 درجه سانتیگراد) نرم می شوند و منجر به ترک خوردگی در هنگام خنک شدن می شوند.
عدم تطابق B.CTE: CTE آلومینیوم (23 ppm/° C) تقریباً دو برابر رزین اپوکسی استاندارد (12 ppm/° C) است. دوچرخه سواری حرارتی باعث می شود که لایه ها با نرخ های مختلف گسترش یا انقباض شوند و بر رزین تأکید کنند.

تأثیر:
A.bubbles هدایت حرارتی را 40 ٪ کاهش می دهد و باعث می شود رانندگان LED بیش از حد گرم شوند و زودرس شکست بخورد.
B.Cracks عایق الکتریکی را به خطر می اندازد و منجر به 20 ٪ میزان خرابی میدان بالاتر در کاربردهای صنعتی می شود.

داده ها:

3. چسبندگی ماسک و مشکلات پوشش
ماسک لحیم کاری از آثار مس در برابر خوردگی و پل های لحیم کاری محافظت می کند-اما سطح صاف و غیر متخلخل آلومینیوم باعث می شود که ماسک لحیم کاری چسبیده باشد. این منجر به دو نقص رایج می شود: لایه برداری و سوراخ های سوراخ.

علل اصلی لایه برداری:
زبری سطح کافی: RA طبیعی آلومینیوم (0.1-0.5μm) برای گرفتن ماسک لحیم کاری بسیار صاف است. بدون انفجار ریز ، استحکام چسبندگی 60 ٪ کاهش می یابد.
سطح B.Continated: روغن ، گرد و غبار یا اکسید باقیمانده روی آلومینیوم از پیوند ماسک لحیم کاری جلوگیری می کند.
ماسک لحیم کاری سازگار: ماسک های لحیم کاری استاندارد FR4 (فرموله شده برای فایبرگلاس) به آلومینیوم پایبند نیستند.

علل ریشه سوراخ ها:
ضخامت ماسک لحیم کاری پور: ماسک لحیم کاری خیلی نازک (15 ≤ 15μm) در حین پخت سوراخ سوراخ می کند.
B.TRAPPED AIR در ماسک لحیم کاری: حباب های هوا در ماسک لحیم کاری مایع در حین پخت اشعه ماوراء بنفش پشت سر هم قرار گرفت و سوراخ های کوچک را به جا گذاشت.

تأثیر:
A.Peeling آثار مس را در معرض خوردگی قرار می دهد و در محیط های مرطوب 25 درصد خرابی را افزایش می دهد.
b.pinholes باعث ایجاد پل های لحیم کاری بین آثار می شود و منجر به مدارهای کوتاه در طرح های با چگالی بالا می شود.

داده ها:

4. چالش های ماشینکاری هسته آلومینیوم
نرمی آلومینیوم (6061 آلیاژ: 95 HB) باعث می شود در هنگام برش ، حفاری و مسیریابی ، مراحل مهم در پردازش PCB پایه آلومینیومی 2 لایه را در معرض تغییر شکل قرار دهد.

علل ریشه:
A.Dull Tooling: بیت های مته کسل کننده یا تیغه های روتر به جای برش آن ، آلومینیوم پارگی را ایجاد می کند و باعث ایجاد برس (0.1-0.3 میلی متر) می شود که مدارهای کوتاه.
سرعت برش B.Excessive: سرعت> 3000 دور در دقیقه باعث ایجاد گرما ، ذوب لایه دی الکتریک و پیوند آلومینیوم به ابزار می شود.
C. Fixturing: انعطاف پذیری آلومینیوم باعث لرزش در هنگام ماشینکاری می شود و منجر به لبه های ناهموار و سوراخ های نادرست می شود.

تأثیر:
A.Burrs نیاز به Deburring دستی دارد و در هزینه های نیروی کار 0.20 تا 0.50 دلار برای هر PCB اضافه می کند.
سوراخ های B.Misaligned (0.1 میلی متر ±) VIA ها را می شکنند و عملکرد را 8-10 ٪ کاهش می دهند.

داده ها:

5. قابلیت اطمینان دوچرخه سواری حرارتی
PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه برای برنامه های گرمای بالا طراحی شده اند-اما دوچرخه سواری حرارتی (-40 درجه سانتیگراد تا 125 درجه سانتیگراد) هنوز هم 30 ٪ از خرابی های میدانی را ایجاد می کند. علت اصلی: عدم تطابق CTE بین آلومینیوم ، دی الکتریک و مس.

علل ریشه:
عدم تطابق A.CTE: آلومینیوم (23 ppm/° C) 2x سریعتر از مس (17 ppm/° C) و 3x سریعتر از اپوکسی (8 ppm/° C) گسترش می یابد. این باعث ایجاد استرس در رابط های لایه می شود.
B.Brittle Dielectric: رزین های با انعطاف پذیری کم تحت گسترش/انقباض مکرر ترک می شوند.
C.Weak از طریق اتصالات: Vias اتصال دو لایه مس می تواند در طول دوچرخه سواری از دی الکتریک دور شود.

تأثیر:
AA 2 لایه پایه آلومینیوم PCB برای یک ماژول شارژ EV پس از 500 چرخه حرارتی-VS شکست خورد. 1000 چرخه برای یک تخته به درستی طراحی شده.
خرابی های مربوط به B.CTE برای تولید کنندگان 100 کیلو دلار-500 کیلو دلار سالانه در ادعاهای گارانتی هزینه می کند.

داده ها:

راه حل هایی برای غلبه بر چالش های پردازش PCB پایه آلومینیومی 2 لایه
پرداختن به مشکلات فنی فوق نیاز به ترکیبی از انتخاب مواد ، بهینه سازی فرآیند و کنترل کیفیت دارد. در زیر راه حل های اثبات شده ، با حمایت از داده های صنعت:
1. رفع خرابی پیوند دی الکتریک-آلومینیوم
آماده سازی A.Surface: برای دستیابی به RA 1.5-2.0μm - این لایه اکسید را از بین می برد و سطح خشن را برای چسبندگی رزین ایجاد می کند. با تمیز کردن اولتراسونیک (60 درجه سانتیگراد ، 10 دقیقه) دنبال کنید تا زباله ها از بین بروند.
بهینه سازی B.LAMINATION:
دما: 180-200 درجه سانتیگراد (رزین بدون سوزش).
فشار: 300-400 psi (تماس کامل رزین با آلومینیوم را تضمین می کند).
خلاء: -95 kPa (جیب های هوا را حذف می کند).
C.Resin انتخاب: رزین های اپوکسی را با عوامل جفت سیلان (به عنوان مثال A-187) انتخاب کنید-این مواد شیمیایی رزین به اکسید آلومینیوم پیوند می دهند و قدرت پیوند را 50 ٪ افزایش می دهند.

نتیجه: تولید کننده ای که با استفاده از Resin Clane Clane همراه ، لایه لایه سازی را از 12 ٪ به 2 ٪ کاهش می دهد.

2. جلوگیری از حباب و ترک خوردگی رزین
A.Moisture Control: رزین را در یک اتاق خشک (RH <30 ٪) ذخیره کنید و قبل از استفاده قبل از 80 درجه سانتیگراد خشک کنید-این 90 ٪ از رطوبت را از بین می برد.
B.Vacuum Degassing: رزین Degas به مدت 30 دقیقه در -90 kPa به مدت 30 دقیقه برای از بین بردن هوای به دام افتاده -میزان حباب را از 18 ٪ به 5 ٪.
رزین های انعطاف پذیر C.High-TG: از مخلوط اپوکسی-پلی آمید (TG ≥180 درجه سانتیگراد ، CTE 12-15 ppm/° C) استفاده کنید-این مقاومت در برابر ترک خوردگی در طول دوچرخه سواری و حفظ انعطاف پذیری است.

نتیجه: یک سازنده LED به رزین TG-TG اپوکسی-پلی آمید تبدیل شده و نقص رزین را از 22 ٪ به 4 ٪ کاهش می دهد.

3. اطمینان از چسبندگی ماسک لحیم
A. TREATIVE LARESIVE: انفجار ریزه کاری (RA 1.5μm) را با تمیز کردن پلاسما (پلاسما اکسیژن ، 5 دقیقه) ترکیب کنید - این روغن باقیمانده را از بین می برد و سطح آلومینیوم را فعال می کند و چسبندگی ماسک لحیم کاری را 80 ٪ افزایش می دهد.
ماسک لحیم کاری مخصوص آلومینیوم: از ماسک های لحیم کاری با اشعه ماوراء بنفش برای آلومینیوم استفاده کنید (به عنوان مثال ، DuPont PM-3300 AL)-این حاوی پروموتورهای چسبندگی است که به اکسید آلومینیوم پیوند می خورند.
ضخامت بهینه: ماسک لحیم کاری را در 25-35μm (2-3 کت) بمالید تا از سوراخ های سوراخ شده با نور اشعه ماوراء بنفش (365 نانومتر ، 500 mJ/cm²) برای اتصال کامل استفاده کنید.

نتیجه: یک تأمین کننده مخابراتی با استفاده از ماسک لحیم کاری خاص آلومینیوم ، لایه برداری را از 18 ٪ به 3 ٪ کاهش می دهد.

4. بهینه سازی ماشینکاری آلومینیوم
A.Sharp Tooling: از بیت های مته Carbide (زاویه نقطه 135 درجه) استفاده کنید و آنها را پس از 300 سوراخ جایگزین کنید - این باعث می شود که برس ها به <50μm کاهش یابد.
B.Contronted Speed/Feed:
حفاری: 2،000-2،500 دور در دقیقه ، نرخ خوراک 0.1 میلی متر در Rev.
مسیریابی: 1،500-2000 دور در دقیقه ، نرخ خوراک 0.2 میلی متر/rev.
C.Vacuum Fixturing: هسته آلومینیوم را با مکش خلاء در حین ماشینکاری ایمن کنید - لرزش را از بین می برد و تراز سوراخ را به 30μm پوند بهبود می بخشد.

نتیجه: یک تولید کننده قرارداد با استفاده از فیکسچر خلاء عملکرد ماشینکاری را از 82 ٪ به 98 ٪ افزایش داد.

5. بهبود قابلیت اطمینان دوچرخه سواری حرارتی

A.CTE تطبیق: از آلومینیوم مس (CCA) به جای آلومینیوم خالص استفاده کنید-CCA دارای CTE 18 ppm/° C (نزدیکتر به 17 ppm/° C) در مقابل 23 ppm/° C خالص آلومینیوم خالص است. این باعث می شود استرس حرارتی بین لایه ها 40 ٪ کاهش یابد.
ادغام دی الکتریک قابل انعطاف: یک لایه نازک از پلی آمید (CTE 15 ppm/° C) را در پشته دی الکتریک قرار دهید - انعطاف پذیری آن نیروهای انبساط/انقباض را جذب می کند و میزان ترک را از 22 ٪ به 3 ٪ کاهش می دهد.
C.Reinced از طریق طراحی: از VIA های حرارتی (قطر 0.3-0.5 میلی متر ، پر از مس) در اطراف اجزای گرمای بالا (به عنوان مثال ، LED ، تنظیم کننده ولتاژ) استفاده کنید. فضایی Vias 2-3 میلی متر از هم فاصله دارد تا یک مسیر حرارتی ایجاد شود که از طریق کشش 60 ٪ کاهش می یابد.

مطالعه موردی: یک سازنده ماژول شارژ EV به هسته های CCA و دی الکتریک انعطاف پذیر تغییر یافته است. بقای چرخه حرارتی از 500 به 1500 چرخه پرید و ادعاهای گارانتی 75 ٪ کاهش یافت - 300 کیلو دلار سالانه.

کنترل کیفیت: آزمایش قابلیت اطمینان PCB پایه آلومینیومی 2 لایه
حتی با بهینه سازی فرآیند ، آزمایش دقیق برای گرفتن نقص قبل از رسیدن به PCB به مشتریان بسیار مهم است. در زیر مهمترین آزمایشات برای PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه ، به همراه معیارهای عبور/شکست:

بهترین روش: برای تولید با حجم بالا (10K+ واحد در هفته) ، 1 ٪ از هر دسته را آزمایش کنید. برای کاربردهای مهم (به عنوان مثال ، خودرو ، پزشکی) ، نمونه برداری را به 5 ٪ افزایش دهید تا از خرابی های میدانی جلوگیری شود.

برنامه دنیای واقعی: غلبه بر چالش های PCB های روشنایی LED
نورپردازی LED بزرگترین بازار برای PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه است-برای 45 ٪ تقاضای جهانی MCPCB (LEDINSIDE 2024). یک تولید کننده پیشرو LED با PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه خود با سه مسئله مهم روبرو شد: لایه لایه شدن (15 ٪ نقص) ، حباب رزین (12 ٪) و لایه برداری ماسک لحیم کاری (8 ٪). در اینجا نحوه حل آنها آمده است:

1. راه حل لایه لایه سازی
تمیز کردن شیمیایی A. تنظیم شده با انفجار رنده آلومینیوم 80 گرم (RA 1.8μm) و به دنبال آن تمیز کردن اولتراسونیک.
B.Switched به رزین اپوکسی با عوامل اتصال سیلان (A -187) و لمینیت بهینه شده: 190 درجه سانتیگراد ، 350 PSI ، -95 kPa خلاء.
C.Result: لایه لایه شدن به 2 ٪ کاهش یافته است.

2. محلول حباب رزین
A. یک اتاق خشک (RH <25 ٪) را برای ذخیره رزین اجرا کرد و یک مرحله تخلیه خلاء (-90 kPa ، 30 دقیقه) قبل از لمینیت اضافه کرد.
B.Switch از اپوکسی TG کم (TG 130 درجه سانتیگراد) تا اپوکسی پلی آمید TG بالا (TG 190 درجه سانتیگراد).
C.Result: حباب به 3 ٪ سقوط کرد.

3. راه حل لایه برداری ماسک لحیم
از تمیز کردن پلاسما اکسیژن (5 دقیقه ، 100 وات) پس از انفجار ریزه کاری برای فعال کردن سطح آلومینیوم استفاده می شود.
B.Dopted یک ماسک لحیم کاری با مصرف UV خاص آلومینیوم (DuPont PM-3300 AL) که در ضخامت 30 میکرومتر اعمال می شود.
C.Result: لایه برداری به 1 ٪ کاهش می یابد.

نتیجه نهایی
A. OVERALL FAINCE از 35 ٪ به 6 ٪ کاهش یافته است.
هزینه های B.Rework با 1.20PerPCB ، صرفه جویی در 1220 کیلوگرم سالانه (100 کیلو واحد در سال) کاهش یافته است.
طول عمر راننده از 30 کیلوگرم به ساعت 50 کیلوگرم افزایش یافته است - با استانداردهای ایمنی EN 62471 برای روشنایی تجاری.

تجزیه و تحلیل هزینه و سود: سرمایه گذاری در بهینه سازی فرآیند
بسیاری از تولید کنندگان از سرمایه گذاری در انفجار ریزه کاری ، رزین های TG بالا یا آزمایش های تخصصی دریغ می کنند-در مورد هزینه های پیش رو. با این حال ، پس اندازهای بلند مدت بسیار بیشتر از هزینه اولیه است. در زیر یک شکست هزینه و فایده برای یک خط تولید PCB پایه آلومینیومی آلومینیومی 100 کیلوگرم/سال 2 ساله وجود دارد:

​
بینش کلیدی: بهینه سازی فرآیند در 2-3 ماه برای خطوط با حجم بالا می پردازد. برای تولید کم حجم (10K واحد در سال) ، پس انداز کوچکتر است (22.5 کیلو دلار در سال) اما هنوز هم سرمایه گذاری را توجیه می کند-به ویژه برای برنامه های مهم مانند خودرو یا پزشکی.

سؤالات متداول در مورد پردازش PCB پایه آلومینیومی 2 لایه
Q1: بهترین آلیاژ آلومینیوم برای MCPCB های 2 لایه چیست؟
پاسخ: 6061 آلومینیوم استاندارد صنعت است - آن را هدایت حرارتی (167 W/m · K) ، ماشینکاری و هزینه می کند. برای کاربردهای درجه حرارت بالا (150 درجه سانتیگراد) ، از 5052 آلومینیوم (138 W/m · K) استفاده کنید که مقاومت در برابر خوردگی بهتری دارد. از آلومینیوم خالص (1050 آلیاژ) خودداری کنید - خیلی نرم و مستعد تغییر شکل است.

Q2: آیا PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه می توانند از لحیم کاری بدون سرب استفاده کنند؟
پاسخ: بله-اما لحیم کاری بدون سرب (به عنوان مثال ، SN-AG-CU) نسبت به لحیم کاری سرب (183 درجه سانتیگراد) دارای نقطه ذوب بالاتر (217 درجه سانتیگراد) است. برای جلوگیری از لایه برداری:
برای مقاومت در برابر دمای بازتاب از یک دی الکتریک TG بالا (TG ≥ 180 درجه سانتیگراد) استفاده کنید.
PCB را به آرامی (2 درجه سانتیگراد در ثانیه) در حین بازتاب گرم کنید تا از شوک حرارتی جلوگیری شود.

Q3: لایه دی الکتریک برای PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه ضخامت دارد؟
پاسخ: 0.1-0.3mm ایده آل است. دی الکتریک نازک تر (<0.1 میلی متر) مقاومت عایق (خطر مدارهای کوتاه) را کاهش می دهد ، در حالی که دی الکتریک ضخیم تر (> 0.3 میلی متر) هدایت حرارتی را 30 ٪ کاهش می دهد. برای کاربردهای ولتاژ بالا (500 ولت) ، برای رعایت استانداردهای عایق IEC 60664 از دی الکتریک 0.2-0.3 میلی متر استفاده کنید.

Q4: حداکثر چگالی قدرت PCB های آلومینیومی 2 لایه ای که می تواند کنترل کند چیست؟
پاسخ: به طور معمول 5-10 W/cm² - 3x بالاتر از FR4 PCB (1-2 W/cm²). برای قدرت بالاتر (10-20 W/cm²) ، VIA های حرارتی یا یک Heatsink را به هسته آلومینیوم اضافه کنید. به عنوان مثال ، یک MCPCB 2 لایه با هسته آلومینیومی 2 میلی متر و دی الکتریک 0.2 میلی متر می تواند 8 W/cm² را برای برنامه های LED کنترل کند.

Q5: چگونه می توانم بین اپوکسی و دی الکتریک پلی آمید برای PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه انتخاب کنم؟
پاسخ: از اپوکسی برای برنامه های حساس و با درجه حرارت پایین (125 درجه سانتیگراد) مانند LED های مصرف کننده استفاده کنید. از مخلوط های پلی آمید یا اپوکسی پلی آمید برای دمای بالا (150 درجه سانتیگراد) یا کاربردهای سخت محیط (خودرو ، صنعتی) استفاده کنید ، جایی که انعطاف پذیری و مقاومت حرارتی بسیار مهم است.

پایان
PCB های پایه آلومینیومی 2 لایه عملکرد حرارتی بی نظیر را برای الکترونیک های با قدرت بالا ارائه می دهند-اما ساختار منحصر به فرد آنها چالش های فنی را معرفی می کند که تولید استاندارد FR4 به آن نمی پردازد. لایه برداری ، نقص رزین ، لایه برداری ماسک لحیم کاری و خرابی های دوچرخه سواری حرارتی متداول است ، اما غیرقابل تحمل نیستند.

با سرمایه گذاری در بهینه سازی فرآیند-انفجار GRIT برای آماده سازی سطح ، رزین های انعطاف پذیر TG بالا ، ماسک های لحیم کاری خاص آلومینیوم و آزمایش دقیق-مأمورین می توانند نرخ نقص را از 20 ٪ به 5 ٪ یا پایین تر کاهش دهند. هزینه های مقدماتی این پیشرفت ها به سرعت با پس انداز در کار ، قراضه و ادعاهای گارانتی جبران می شود.

برای مهندسان و تیم های محصول ، مهمترین نکته این است که این چالش ها را نه به عنوان موانع ، بلکه به عنوان فرصت هایی برای ساخت محصولات قابل اطمینان تر مشاهده کنید. PCB پایه آلومینیومی 2 لایه به خوبی پردازش شده فقط گرما را بهتر از بین نمی برد-همچنین بیشتر طول می کشد ، به طور مداوم عمل می کند و استانداردهای دقیق صنایع مانند خودرو ، روشنایی LED و الکترونیک صنعتی را رعایت می کند.

با افزایش تقاضا برای انرژی بالا ، مینیاتوریزه شده ، تسلط بر پردازش PCB پایه آلومینیومی 2 لایه حتی بسیار مهم تر می شود. با وجود راه حل های مناسب و اقدامات کنترل کیفیت ، این PCB ها همچنان انتخابی برای برنامه هایی هستند که مدیریت حرارتی و قابلیت اطمینان غیر قابل مذاکره هستند.