Pirmā daļa: Kas ir alumīnija PCB?
Alumīnija substrāts ir metāla bāzes vara pārklāta plātne ar lielisku siltuma izkliedes funkcionalitāti.Parasti vienpusēju plāksni veido trīs slāņi: ķēdes slānis (vara folija), izolācijas slānis un metāla pamatnes slānis.Augstas klases lietojumiem ir arī abpusēji dizaini ar ķēdes slāņa, izolācijas slāņa, alumīnija pamatnes, izolācijas slāņa un ķēdes slāņa struktūru.Neliels lietojumu skaits ir saistīts ar daudzslāņu plāksnēm, kuras var izveidot, savienojot parastās daudzslāņu plāksnes ar izolācijas slāņiem un alumīnija pamatnēm.
Vienpusējs alumīnija substrāts: tas sastāv no viena vadoša raksta slāņa, izolācijas materiāla un alumīnija plāksnes (substrāta).
Divpusējs alumīnija substrāts: tajā ir divi vadošu rakstu slāņu slāņi, izolācijas materiāls un alumīnija plāksne (substrāts), kas ir sakrautas kopā.
Daudzslāņu drukātā alumīnija shēmas plate: tā ir iespiedshēmas plate, kas izgatavota, laminējot un savienojot kopā trīs vai vairākus vadoša rakstu slāņu, izolācijas materiāla un alumīnija plāksnes (substrātu) slāņus.
Sadalīts pēc virsmas apstrādes metodēm:
Apzeltīts dēlis (ķīmiski plāns zelts, ķīmiski biezs zelts, selektīvs apzeltījums)
Otrā daļa: Alumīnija substrāta darbības princips
Strāvas ierīces ir uzstādītas uz virsmas uz ķēdes slāņa.Ierīču darbības laikā radītais siltums caur izolācijas slāni tiek ātri novadīts uz metāla pamatnes slāni, kas pēc tam izkliedē siltumu, panākot ierīču siltuma izkliedi.
Salīdzinot ar tradicionālo FR-4, alumīnija pamatnes var samazināt termisko pretestību, padarot tās par lieliskiem siltuma vadītājiem.Salīdzinot ar biezu kārtu keramikas shēmām, tām ir arī labākas mehāniskās īpašības.
Turklāt alumīnija pamatnēm ir šādas unikālas priekšrocības:
- Atbilstība RoHs prasībām
- Labāka pielāgošanās spēja SMT procesiem
- Efektīva termiskās difūzijas apstrāde ķēdes projektēšanā, lai samazinātu moduļa darba temperatūru, pagarinātu kalpošanas laiku, palielinātu jaudas blīvumu un uzticamību
- Samazināts siltuma izlietņu un citas aparatūras, tostarp termiskās saskarnes materiālu, montāžas apjoms, kā rezultātā tiek samazināts produkta apjoms un zemākas aparatūras un montāžas izmaksas, kā arī optimāla jaudas un vadības ķēžu kombinācija
- Trauslu keramikas substrātu nomaiņa, lai uzlabotu mehānisko izturību
Trešā daļa: Alumīnija substrātu sastāvs
1. Ķēdes slānis
Ķēdes slānis (parasti izmantojot elektrolītisko vara foliju) ir iegravēts, veidojot iespiedshēmas, ko izmanto komponentu montāžai un savienojumiem.Salīdzinot ar tradicionālo FR-4, ar tādu pašu biezumu un līnijas platumu alumīnija pamatnes var pārvadāt lielākas strāvas.
2. Izolācijas slānis
Izolācijas slānis ir galvenā alumīnija substrātu tehnoloģija, kas galvenokārt kalpo adhēzijai, izolācijai un siltuma vadīšanai.Alumīnija substrātu izolācijas slānis ir nozīmīgākā siltuma barjera jaudas moduļu konstrukcijās.Labāka izolācijas slāņa siltumvadītspēja atvieglo ierīces darbības laikā radītā siltuma izkliedi, kā rezultātā tiek pazemināta darba temperatūra, palielināta moduļa jaudas slodze, samazināts izmērs, pagarināts kalpošanas laiks un lielāka jauda.
3. Metāla bāzes slānis
Metāla izvēle izolācijas metāla pamatnei ir atkarīga no tādu faktoru visaptverošiem apsvērumiem kā metāla pamatnes siltuma izplešanās koeficients, siltumvadītspēja, izturība, cietība, svars, virsmas stāvoklis un izmaksas.
Ceturtā daļa: Alumīnija substrātu izvēles iemesli
1. Siltuma izkliede
Daudzām divpusējām un daudzslāņu plāksnēm ir augsts blīvums un jauda, kas padara siltuma izkliedi sarežģītu.Tradicionālie substrāta materiāli, piemēram, FR4 un CEM3, ir slikti siltumvadītāji, un tiem ir starpslāņu izolācija, kas izraisa nepietiekamu siltuma izkliedi.Alumīnija substrāti atrisina šo siltuma izkliedes problēmu.
2. Termiskā izplešanās
Termiskā izplešanās un saraušanās ir raksturīga materiāliem, un dažādām vielām ir dažādi termiskās izplešanās koeficienti.Alumīnija drukātās plates efektīvi risina siltuma izkliedes problēmas, atvieglojot dažādu materiālu termiskās izplešanās problēmu plātnes komponentos, uzlabojot kopējo izturību un uzticamību, jo īpaši SMT (Surface Mount Technology) lietojumos.
3. Izmēru stabilitāte
Apdrukas plātnes uz alumīnija bāzes ir ievērojami stabilākas izmēru ziņā, salīdzinot ar izolācijas materiāla apdrukātajām plāksnēm.Apdrukas plātņu vai alumīnija serdeņu plātņu izmēru izmaiņas, kas karsētas no 30°C līdz 140-150°C, ir 2,5-3,0%.
4. Citi iemesli
Alumīnija apdrukātajām plāksnēm ir ekranēšanas efekti, tās aizstāj trauslās keramikas pamatnes, ir piemērotas virsmas montāžas tehnoloģijai, samazina iespiedplašu efektīvo laukumu, nomaina tādas sastāvdaļas kā siltuma izlietnes, lai uzlabotu izstrādājuma karstumizturību un fizikālās īpašības, kā arī samazinātu ražošanas izmaksas un darbaspēku.
Piektā daļa: Alumīnija substrātu pielietojumi
1. Audio aprīkojums: Ieejas/izejas pastiprinātāji, balansētie pastiprinātāji, audio pastiprinātāji, priekšpastiprinātāji, jaudas pastiprinātāji utt.
2. Strāvas aprīkojums: komutācijas regulatori, līdzstrāvas/maiņstrāvas pārveidotāji, SW regulētāji utt.
3. Sakaru elektroniskais aprīkojums: augstfrekvences pastiprinātāji, filtru ierīces, pārraides shēmas utt.
4. Biroja automatizācijas aprīkojums: elektromotoru draiveri utt.
5. Automobiļi: elektroniskie regulatori, aizdedzes sistēmas, jaudas kontrolieri utt.
6. Datori: CPU plates, diskešu diskdziņi, barošanas bloki utt.
7. Strāvas moduļi: invertori, cietvielu releji, taisngriežu tilti utt.
8. Apgaismes ķermeņi: ar enerģijas taupīšanas spuldžu popularizēšanu LED gaismās plaši tiek izmantoti alumīnija substrāti.
Publicēšanas laiks: 09.09.2023
