Introducción de la conductividad térmica del sustrato de aluminio PCB

Como su nombre lo indica, la conductividad térmica del sustrato de aluminio PCB es un tipo de parámetro de disipación de calor del sustrato de aluminio. Es uno de los tres estándares principales para medir la calidad del sustrato de aluminio (el valor de resistencia térmica y el voltaje de resistencia son las otras dos propiedades). La conductividad térmica del sustrato de aluminio se puede obtener probando el equipo de prueba después de laminar las placas. En la actualidad, la alta conductividad térmica es generalmente cerámica, cobre, etc., pero debido a la consideración del costo, la mayoría de los sustratos de aluminio en el mercado son La conductividad térmica del sustrato de aluminio es un parámetro que preocupa a todos. Cuanto mayor sea la conductividad térmica, mejor será el rendimiento. El sustrato de aluminio es un sustrato de aluminio revestido de cobre a base de metal único, que tiene buena conductividad térmica, propiedades de aislamiento eléctrico y rendimiento de mecanizado.

El papel de la conductividad térmica del sustrato de aluminio PCB

 

I. Uso de sustrato de aluminio PCB:

 

1. Equipo de audio: amplificador de entrada, salida, amplificador balanceado, amplificador de audio, preamplificador, amplificador de potencia, etc.

 

2. Equipo de suministro de energía: regulador de voltaje, regulador, adaptador DC-AC, etc.

 

3. Equipo electrónico de comunicación: circuito de informe de amplificador de alta frecuencia para `` aparatos eléctricos de filtro ''.

 

4. Equipo de automatización de oficinas: conductor de motor, etc.

 

5. Computadora: unidad de fuente de alimentación, disquetera, placa base, etc.

 

6. Módulo de potencia: convertidor 'relé sólido' puente rectificador, etc.

 

7. Control electrónico: enfriamiento de relés, bases de transistores, componentes en varios circuitos;

 

8. Interruptor, microondas: disipador de calor, aislamiento de dispositivo semiconductor, conducción de calor, controlador de motor;

 

9. Automóvil industrial: encendedor, regulador de voltaje, sistema automático de control de seguridad, sistema de conversión de luz;

 

10. Pantalla LED (dos modos: pantalla LED; pantalla con fuente de luz LED)

 

11. Lámparas y linternas: con la promoción y promoción de lámparas de ahorro de energía, el mercado acoge con satisfacción varias lámparas LED hermosas y de ahorro de energía, y los sustratos de aluminio utilizados en las lámparas LED han comenzado a aplicarse a gran escala.

 

En segundo lugar, el rendimiento del sustrato de aluminio PCB:

 

(1) disipación de calor

 

En la actualidad, muchas placas de doble cara y de múltiples capas tienen alta densidad, alta potencia y calor difícil de irradiar. Los sustratos de placas de circuito impreso convencionales como FR4 y CEM3 son malos conductores térmicos, que están aislados entre capas y no pueden emitir calor. No se descarta el calentamiento local de los equipos electrónicos, lo que resulta en fallas a alta temperatura de los componentes electrónicos, y el sustrato de aluminio puede resolver este problema de disipación de calor.

 

(2) expansión térmica

 

La expansión y contracción térmica son la naturaleza común de los materiales, y los coeficientes de expansión térmica de diferentes materiales son diferentes. El tablero impreso a base de aluminio puede resolver eficazmente el problema de la disipación de calor, aliviando así los problemas de expansión térmica y contracción de diferentes sustancias de los componentes en el tablero impreso, y mejorando la durabilidad y confiabilidad de toda la máquina y el equipo electrónico. Especialmente para resolver el problema de la expansión y contracción térmica SMT (tecnología de montaje en superficie).

 

(3) estabilidad dimensional

 

Los tableros impresos a base de aluminio son obviamente más estables que los tableros impresos hechos de materiales aislantes. El tablero impreso a base de aluminio y el tablero sándwich de aluminio se calientan de 30 ° C a 140 ~ 150 ° C, y el cambio de tamaño es 2.5 ~ 3.0%.

 

(4) Otras razones

 

PCB sustrato de aluminio impreso con efecto de blindaje; reemplaza el sustrato de cerámica quebradizo; tenga la seguridad de usar tecnología de montaje en superficie; reducir el área efectiva real del tablero impreso; componentes reemplazados como radiadores, mejoran la resistencia al calor del producto y las propiedades físicas; reducir los costos de producción y mano de obra.

 

III. Estructura

 

(1) sustrato de metal

 

A. El sustrato a base de aluminio, que utiliza LF, L4M, aluminio Ly12, requiere una resistencia de expansión de 30 kgf / mm2, un alargamiento del 5%. La capa base de aluminio American Beggs se divide en 1.0, 1.6, 2.0, 3.2 mm 4 tipos, el modelo de aluminio es 6061T6 o 5052H34. Japanese Matsushita Electric Works, Sumitomo R-0710, R-0771, AL C-1401, AL C-1370 y otros modelos son laminados revestidos de cobre a base de aluminio, y el grosor a base de aluminio es de 1.0 ~ 3.2 mm.

 

(2) capa de aislamiento

 

Función de aislamiento, generalmente 50 ~ 200um. Si es demasiado grueso, puede desempeñar un papel aislante y evitar cortocircuitos con base de metal, pero afectará la disipación de calor; Si es demasiado delgado, puede disipar bien el calor, pero es fácil causar un cortocircuito entre el núcleo de metal y el cable del componente.

 

La capa de aislamiento (o preimpregnado) se coloca en la placa de aluminio anodizada y aislada, y las capas de cobre en la superficie de laminación se unen firmemente.

 

24. Dificultades de fabricación:

 

Producción de sustrato de aluminio:

 

(1) Tratamiento de oxidación de la placa de aluminio: desengrase y limpieza fuertes (hidróxido de sodio) ----- neutralización de ácido nítrico diluido ----- endurecimiento (superficie de la placa de aluminio formada en forma de panal) ----- oxidación (3UM) - - --- Neutralización ácido-base ------ Agujero sellado ------ Horneado. Cada proceso debe garantizar la calidad o afectar la adhesión del sustrato de aluminio.

 

(2) Todo el proceso de producción no puede rayar el sustrato de aluminio, no tocar el sustrato de aluminio con la mano, mojarse y cualquier otra contaminación, de lo contrario afectará la adhesión del sustrato de aluminio.

 

(3) La capa de aislamiento del sustrato de aluminio debe mantenerse limpia y seca. Pequeñas impurezas afectan su rendimiento de resistencia de voltaje, y la humedad puede causar fácilmente la delaminación.

 

(4) La película protectora debe ser plana y libre de huecos y burbujas de aire; de ​​lo contrario, la placa de aluminio se corroerá, cambiará y ennegrecerá con productos químicos durante el procesamiento de la placa de circuito.

 

制作 Producción de circuito de sustrato de aluminio:

 

(1) Mecanizado: el sustrato de aluminio se puede perforar, pero no se permiten rebabas dentro del orificio después de la perforación, lo que afectará la prueba de tensión de resistencia. Fresar formas es muy difícil. Y perforar la forma requiere el uso de moldes avanzados, la fabricación de moldes es muy hábil, como una de las dificultades de los sustratos de aluminio. Después de perforar la forma, se requiere que los bordes estén muy limpios, sin rebabas y que no dañen la resistencia de la soldadura en el borde del tablero. Por lo general, se utilizan troqueles militares, se perforan los agujeros del circuito, la forma se perfora desde la superficie de aluminio y la placa de circuito se ve obligada a romperse hacia arriba y hacia abajo al perforar, y así sucesivamente. Después de perforar la forma, la deformación del tablero debe ser inferior al 0,5%.

 

(2) La superficie de producción de aluminio no debe rayarse durante todo el proceso de producción: la superficie de producción de aluminio se decolorará y ennegrecerá al tocarla con la mano o con ciertos productos químicos. Esto es absolutamente inaceptable. Tampoco acepta, por lo que es una de las dificultades para producir sustratos de aluminio sin golpear o tocar el sustrato de aluminio. Algunas compañías utilizan el proceso de pasivación, y otras colocan películas protectoras antes y después de la nivelación del aire caliente (pulverización de estaño) ... Hay muchos trucos pequeños. Ocho inmortales cruzan el mar y cada uno muestra su magia.

 

(3) Prueba de sobretensión: el sustrato de aluminio de la fuente de alimentación de comunicación requiere una prueba de alto voltaje del 100%. Algunos clientes requieren alimentación de CC y otros requieren alimentación de CA. El voltaje requiere 1500V y 1600V por 5 segundos y 10 segundos. La suciedad, los agujeros en la superficie de la placa, las rebabas en los bordes a base de aluminio, el diente de sierra de alambre y el daño a cualquier pequeña capa de aislamiento provocarán incendios, fugas y la ruptura de la prueba de alto voltaje. El tablero de prueba de presión se delaminó y se hizo espuma, y ​​todos fueron rechazados.

 

Clasificación del sustrato de aluminio.

 

Los laminados revestidos de cobre a base de aluminio se dividen en tres categorías:

 

Primero es un tablero general revestido de cobre a base de aluminio, la capa aislante está compuesta de una lámina adhesiva de tela de vidrio epoxi;

 

Veintidós es una placa revestida de cobre a base de aluminio de alta disipación de calor, y la capa aislante está compuesta de una resina epoxídica altamente termoconductora u otra resina;

 

Treinta y tres es una placa revestida de cobre a base de aluminio para circuitos de alta frecuencia. La capa aislante está compuesta de una resina de poliolefina o una lámina adhesiva de tela de vidrio de resina de poliimida.

 

La mayor diferencia entre el tablero revestido de cobre a base de aluminio y el tablero revestido de cobre FR-4 convencional es la disipación de calor. En comparación con el tablero revestido de cobre a base de aluminio, el tablero revestido de cobre FR-4 con un espesor de 1.5 mm tiene una resistencia térmica de 20-22 ℃ para el primero y 1.0-2.0 para el segundo. ℃, este último es mucho más pequeño.

 

Requisitos técnicos del sustrato de aluminio.

 

Hasta ahora, no hay estándares internacionales para laminados revestidos de cobre a base de aluminio. En China, la fábrica 704 es responsable de redactar el estándar de la industria militar "Especificaciones para laminados revestidos de cobre a base de aluminio ignífugos" para la industria electrónica.

 

Los principales requisitos técnicos son:

 

Requisitos dimensionales, incluidos el tamaño y la desviación de la superficie del tablero, el grosor y la desviación, la perpendicularidad y la deformación; apariencia, incluidos los requisitos de grietas, arañazos, rebabas y delaminación, película de óxido de aluminio;

 

Rendimiento, incluida la resistencia al desprendimiento, la resistividad superficial, el voltaje de ruptura mínimo, la constante dieléctrica, la inflamabilidad y la resistencia térmica.

 

Método de detección especial para laminado revestido de cobre a base de aluminio

 

El primero es el método de medición de la constante dieléctrica y el factor de pérdida dieléctrica. Es un principio del método de resonancia en serie de valor Q variable, que conecta la muestra y el condensador de sintonización en serie a un circuito de alta frecuencia, y mide el valor Q del circuito en serie;

 

El segundo es el método de medición de resistencia térmica, que se calcula por la relación de la diferencia de temperatura entre diferentes puntos de medición de temperatura y la conductividad térmica.

 

Método de montaje de sustrato de aluminio

 

El uso del método de ensamblaje de sustrato de aluminio puede eliminar el disipador de calor, las plantillas de ensamblaje, los ventiladores de enfriamiento y otro hardware utilizado en el ensamblaje tradicional. Esta estructura puede lograr el ensamblaje automático y reducir significativamente los costos de ensamblaje.