Část první: Co je hliníková deska plošných spojů?
Hliníkový substrát je typ desky pokovené mědí na bázi kovu s vynikající funkcí odvodu tepla.Obecně se jednostranná deska skládá ze tří vrstev: obvodová vrstva (měděná fólie), izolační vrstva a kovová základní vrstva.Pro špičkové aplikace existují i oboustranná provedení se strukturou obvodové vrstvy, izolační vrstvy, hliníkové základny, izolační vrstvy a obvodové vrstvy.Malý počet aplikací zahrnuje vícevrstvé desky, které lze vytvořit spojením běžných vícevrstvých desek s izolačními vrstvami a hliníkovými podklady.
Jednostranný hliníkový substrát: Skládá se z jedné vrstvy vodivé vrstvy, izolačního materiálu a hliníkové desky (substrát).
Oboustranný hliníkový substrát: Zahrnuje dvě vrstvy vodivých vzorových vrstev, izolační materiál a hliníkovou desku (substrát) naskládané dohromady.
Vícevrstvá deska s plošnými spoji z hliníku: Je to deska s plošnými spoji vyrobená laminováním a spojením tří nebo více vrstev vodivých vrstev, izolačního materiálu a hliníkové desky (substrátu) dohromady.
Děleno podle metod povrchové úpravy:
Pozlacená deska (Chemické tenké zlato, Chemické silné zlato, Selektivní zlacení)
Část druhá: Princip činnosti hliníkového substrátu
Výkonová zařízení jsou povrchově namontována na obvodovou vrstvu.Teplo generované zařízeními během provozu je rychle vedeno přes izolační vrstvu do kovové základní vrstvy, která pak odvádí teplo, čímž se dosahuje rozptylu tepla pro zařízení.
Ve srovnání s tradičními FR-4 mohou hliníkové substráty minimalizovat tepelný odpor, což z nich činí vynikající vodiče tepla.Ve srovnání se silnovrstvými keramickými obvody mají také vynikající mechanické vlastnosti.
Kromě toho mají hliníkové substráty následující jedinečné výhody:
- Soulad s požadavky RoHs
- Lepší adaptabilita na SMT procesy
- Efektivní zpracování tepelné difúze v návrhu obvodu pro snížení provozní teploty modulu, prodloužení životnosti, zvýšení hustoty výkonu a spolehlivosti
- Snížení montáže chladičů a dalšího hardwaru, včetně materiálů tepelného rozhraní, což má za následek menší objem produktů a nižší náklady na hardware a montáž a optimální kombinaci napájecích a řídicích obvodů
- Výměna křehkých keramických substrátů pro zvýšení mechanické odolnosti
Část třetí: Složení hliníkových substrátů
1. Vrstva obvodu
Vrstva obvodu (typicky využívající elektrolytickou měděnou fólii) je vyleptána tak, aby vytvořila tištěné obvody, používané pro montáž komponent a spoje.Ve srovnání s tradičním FR-4, se stejnou tloušťkou a šířkou čáry, mohou hliníkové substráty přenášet vyšší proudy.
2. Izolační vrstva
Izolační vrstva je klíčovou technologií v hliníkových podkladech, slouží především k adhezi, izolaci a vedení tepla.Izolační vrstva hliníkových substrátů je nejvýznamnější tepelnou bariérou v konstrukcích energetických modulů.Lepší tepelná vodivost izolační vrstvy usnadňuje difúzi tepla generovaného během provozu zařízení, což vede k nižším provozním teplotám, zvýšenému výkonovému zatížení modulu, zmenšení velikosti, prodloužené životnosti a vyššímu výkonu.
3. Kovová základní vrstva
Výběr kovu pro izolační kovovou základnu závisí na komplexním zvážení faktorů, jako je koeficient tepelné roztažnosti kovové základny, tepelná vodivost, pevnost, tvrdost, hmotnost, stav povrchu a cena.
Část čtvrtá: Důvody pro výběr hliníkových substrátů
1. Odvod tepla
Mnoho oboustranných a vícevrstvých desek má vysokou hustotu a výkon, takže odvod tepla je náročný.Konvenční substrátové materiály jako FR4 a CEM3 jsou špatnými vodiči tepla a mají mezivrstvou izolaci, což vede k nedostatečnému odvodu tepla.Tento problém s odvodem tepla řeší hliníkové substráty.
2. Tepelná roztažnost
Tepelná roztažnost a smršťování jsou materiálům vlastní a různé látky mají různé koeficienty tepelné roztažnosti.Desky s plošnými spoji na bázi hliníku účinně řeší problémy s odvodem tepla, zmírňují problém tepelné roztažnosti různých materiálů na součástech desky, zlepšují celkovou odolnost a spolehlivost, zejména v aplikacích SMT (Surface Mount Technology).
3. Rozměrová stabilita
Desky s plošnými spoji na bázi hliníku jsou výrazně stabilnější, pokud jde o rozměry, ve srovnání s plošnými spoji z izolačního materiálu.Rozměrová změna desek s plošnými spoji na bázi hliníku nebo desek s hliníkovým jádrem, zahřátých z 30 °C na 140-150 °C, je 2,5-3,0 %.
4. Jiné důvody
Desky s plošnými spoji na bázi hliníku mají stínící účinky, nahrazují křehké keramické substráty, jsou vhodné pro technologii povrchové montáže, zmenšují účinnou plochu desek s plošnými spoji, nahrazují součásti jako chladiče pro zvýšení tepelné odolnosti a fyzikálních vlastností produktu a snižují výrobní náklady a práci.
Část pátá: Aplikace hliníkových substrátů
1. Audio vybavení: Vstupní/výstupní zesilovače, symetrické zesilovače, audio zesilovače, předzesilovače, výkonové zesilovače atd.
2. Výkonové vybavení: Spínací regulátory, DC/AC měniče, SW nastavovače atd.
3. Komunikační elektronické zařízení: Vysokofrekvenční zesilovače, filtrační zařízení, přenosové obvody atd.
4. Zařízení pro automatizaci kanceláří: Ovladače elektromotorů atd.
5. Automobilový průmysl: Elektronické regulátory, zapalovací systémy, regulátory výkonu atd.
6. Počítače: desky CPU, disketové jednotky, napájecí jednotky atd.
7. Výkonové moduly: Invertory, polovodičová relé, usměrňovací můstky atd.
8. Osvětlovací tělesa: Díky podpoře energeticky úsporných žárovek jsou substráty na bázi hliníku široce používány v LED světlech.
Čas odeslání: srpen-09-2023
