Първа част: Какво е алуминиева печатна платка?
Алуминиевият субстрат е вид метална медна дъска с отлична функционалност за разсейване на топлината.Обикновено едностранната платка се състои от три слоя: слой на веригата (медно фолио), изолационен слой и метален основен слой.За приложения от висок клас има и двустранни конструкции със структура от слой верига, изолационен слой, алуминиева основа, изолационен слой и слой верига.Малък брой приложения включват многослойни плоскости, които могат да бъдат създадени чрез свързване на обикновени многослойни плоскости с изолационни слоеве и алуминиеви основи.
Едностранен алуминиев субстрат: Състои се от един слой от проводящ шарен слой, изолационен материал и алуминиева плоча (субстрат).
Двустранен алуминиев субстрат: Включва два слоя проводими шарени слоеве, изолационен материал и алуминиева плоча (субстрат), подредени заедно.
Многослойна печатна алуминиева платка: Това е печатна платка, направена чрез ламиниране и свързване на три или повече слоя от проводими шарки, изолационен материал и алуминиева плоча (субстрат) заедно.
Разделени по методи за повърхностна обработка:
Позлатена дъска (химическо тънко злато, химическо дебело злато, селективно златно покритие)
Част втора: Принцип на работа на алуминиев субстрат
Захранващите устройства са повърхностно монтирани върху слоя на веригата.Топлината, генерирана от устройствата по време на работа, бързо се провежда през изолационния слой към металния основен слой, който след това разсейва топлината, постигайки разсейване на топлината за устройствата.
В сравнение с традиционните FR-4, алуминиевите субстрати могат да сведат до минимум термичното съпротивление, което ги прави отлични проводници на топлина.В сравнение с дебелослойните керамични вериги, те също притежават превъзходни механични свойства.
Освен това алуминиевите субстрати имат следните уникални предимства:
- Съответствие с изискванията на RoHs
- По-добра адаптивност към SMT процеси
- Ефективно управление на термичната дифузия в дизайна на веригата за намаляване на работната температура на модула, удължаване на живота, повишаване на плътността на мощността и надеждността
- Намаляване на монтажа на радиатори и друг хардуер, включително материали за термичен интерфейс, което води до по-малък обем на продукта и по-ниски разходи за хардуер и монтаж, както и оптимална комбинация от захранващи и контролни вериги
- Подмяна на крехки керамични субстрати за подобрена механична издръжливост
Част трета: Състав на алуминиеви субстрати
1. Слой на веригата
Слоят на веригата (обикновено използвайки електролитно медно фолио) се гравира, за да образува печатни схеми, използвани за сглобяване на компоненти и връзки.В сравнение с традиционния FR-4, със същата дебелина и ширина на линията, алуминиевите субстрати могат да носят по-високи токове.
2. Изолационен слой
Изолационният слой е ключова технология в алуминиевите субстрати, служеща основно за адхезия, изолация и топлопроводимост.Изолационният слой от алуминиеви субстрати е най-значимата топлинна бариера в структурите на силовия модул.По-добрата топлопроводимост на изолационния слой улеснява дифузията на топлината, генерирана по време на работа на устройството, което води до по-ниски работни температури, увеличено натоварване на модула, намален размер, удължен живот и по-висока мощност.
3. Метален основен слой
Изборът на метал за изолационната метална основа зависи от цялостни съображения на фактори като коефициент на топлинно разширение на металната основа, топлопроводимост, якост, твърдост, тегло, състояние на повърхността и цена.
Част четвърта: Причини за избора на алуминиеви субстрати
1. Разсейване на топлината
Много двустранни и многослойни плоскости имат висока плътност и мощност, което прави разсейването на топлината предизвикателство.Конвенционалните субстратни материали като FR4 и CEM3 са лоши проводници на топлина и имат изолация между слоевете, което води до неадекватно разсейване на топлината.Алуминиевите субстрати решават този проблем с разсейването на топлината.
2. Термично разширение
Топлинното разширение и свиване са присъщи на материалите и различните вещества имат различни коефициенти на топлинно разширение.Базираните на алуминий печатни платки ефективно се справят с проблемите с разсейването на топлината, като облекчават проблема с термичното разширение на различните материали на компонентите на платката, подобрявайки цялостната издръжливост и надеждност, особено в SMT (технология за повърхностен монтаж) приложения.
3. Стабилност на размерите
Печатните плоскости на базата на алуминий са значително по-стабилни по отношение на размерите в сравнение с печатните плоскости от изолиран материал.Промяната в размерите на алуминиеви печатни платки или алуминиеви сърцевини, нагрети от 30°C до 140-150°C, е 2,5-3,0%.
4. Други причини
Печатните платки на базата на алуминий имат екраниращи ефекти, заменят крехките керамични субстрати, подходящи са за технология за повърхностен монтаж, намаляват ефективната площ на печатните платки, заменят компоненти като радиатори, за да подобрят устойчивостта на топлина и физическите свойства на продукта и да намалят производствените разходи и труд.
Част пета: Приложения на алуминиеви субстрати
1. Аудио оборудване: входно/изходни усилватели, балансирани усилватели, аудио усилватели, предусилватели, усилватели на мощност и др.
2. Силово оборудване: превключващи регулатори, DC/AC преобразуватели, SW регулатори и др.
3. Комуникационно електронно оборудване: високочестотни усилватели, филтърни устройства, предавателни вериги и др.
4. Оборудване за автоматизация на офиси: Електрически двигатели и др.
5. Автомобили: Електронни регулатори, системи за запалване, контролери на мощността и др.
6. Компютри: процесорни платки, флопи дискови устройства, захранващи блокове и др.
7. Силови модули: инвертори, полупроводникови релета, токоизправителни мостове и др.
8. Осветителни тела: С насърчаването на енергоспестяващи лампи, основата на алуминий се използва широко в LED светлините.
Време на публикуване: 09 август 2023 г
