Prvá časť: Čo je hliníková doska plošných spojov?
Hliníkový substrát je typ dosky pokrytej meďou na báze kovu s vynikajúcou funkciou odvádzania tepla.Vo všeobecnosti sa jednostranná doska skladá z troch vrstiev: obvodová vrstva (medená fólia), izolačná vrstva a kovová základná vrstva.Pre špičkové aplikácie existujú aj obojstranné prevedenia so štruktúrou obvodová vrstva, izolačná vrstva, hliníková základňa, izolačná vrstva a obvodová vrstva.Malý počet aplikácií zahŕňa viacvrstvové dosky, ktoré možno vytvoriť spájaním bežných viacvrstvových dosiek s izolačnými vrstvami a hliníkovými základmi.
Jednostranný hliníkový substrát: Pozostáva z jednej vrstvy vodivého vzoru, izolačného materiálu a hliníkovej dosky (substrát).
Obojstranný hliníkový substrát: Zahŕňa dve vrstvy vodivého vzoru vrstiev, izolačný materiál a hliníkovú platňu (substrát) naskladané dohromady.
Viacvrstvová doska s plošnými spojmi z hliníka: Je to doska s plošnými spojmi vyrobená laminovaním a spájaním troch alebo viacerých vrstiev vrstiev vodivého vzoru, izolačného materiálu a hliníkovej dosky (substrátu).
Delené podľa metód povrchovej úpravy:
Pozlátená doska (Chemické tenké zlato, Chemické hrubé zlato, Selektívne pozlátenie)
Druhá časť: Princíp činnosti hliníkového substrátu
Výkonové zariadenia sú povrchovo namontované na obvodovej vrstve.Teplo generované zariadeniami počas prevádzky je rýchlo vedené cez izolačnú vrstvu do kovovej základnej vrstvy, ktorá potom odvádza teplo, čím sa dosahuje rozptyl tepla pre zariadenia.
V porovnaní s tradičným FR-4 môžu hliníkové substráty minimalizovať tepelný odpor, vďaka čomu sú vynikajúcimi vodičmi tepla.V porovnaní s hrubovrstvovými keramickými obvodmi majú tiež vynikajúce mechanické vlastnosti.
Okrem toho majú hliníkové substráty nasledujúce jedinečné výhody:
- Súlad s požiadavkami RoHs
- Lepšia adaptabilita na SMT procesy
- Efektívna manipulácia s tepelnou difúziou v dizajne obvodu na zníženie prevádzkovej teploty modulu, predĺženie životnosti, zvýšenie hustoty výkonu a spoľahlivosti
- Zníženie montáže chladičov a iného hardvéru, vrátane materiálov tepelného rozhrania, čo má za následok menší objem produktu a nižšie náklady na hardvér a montáž a optimálnu kombináciu napájacích a riadiacich obvodov
- Výmena krehkých keramických substrátov pre lepšiu mechanickú odolnosť
Tretia časť: Zloženie hliníkových substrátov
1. Vrstva obvodu
Vrstva obvodu (zvyčajne s použitím elektrolytickej medenej fólie) je leptaná, aby vytvorila tlačené obvody, ktoré sa používajú na montáž komponentov a spojov.V porovnaní s tradičným FR-4 s rovnakou hrúbkou a šírkou čiary môžu hliníkové substráty prenášať vyššie prúdy.
2. Izolačná vrstva
Izolačná vrstva je kľúčovou technológiou v hliníkových podkladoch, ktorá slúži predovšetkým na priľnavosť, izoláciu a vedenie tepla.Izolačná vrstva hliníkových substrátov je najvýznamnejšou tepelnou bariérou v konštrukciách energetických modulov.Lepšia tepelná vodivosť izolačnej vrstvy uľahčuje difúziu tepla generovaného počas prevádzky zariadenia, čo vedie k nižším prevádzkovým teplotám, zvýšenému výkonovému zaťaženiu modulu, zmenšeniu veľkosti, predĺženiu životnosti a vyššiemu výkonu.
3. Kovová základná vrstva
Výber kovu pre izolačnú kovovú základňu závisí od komplexných úvah o faktoroch, ako je koeficient tepelnej rozťažnosti kovovej základne, tepelná vodivosť, pevnosť, tvrdosť, hmotnosť, stav povrchu a cena.
Štvrtá časť: Dôvody pre výber hliníkových substrátov
1. Odvod tepla
Mnohé obojstranné a viacvrstvové dosky majú vysokú hustotu a výkon, čo sťažuje odvod tepla.Bežné podkladové materiály ako FR4 a CEM3 sú zlými vodičmi tepla a majú medzivrstvovú izoláciu, čo vedie k nedostatočnému odvodu tepla.Tento problém rozptylu tepla riešia hliníkové substráty.
2. Tepelná expanzia
Tepelná rozťažnosť a kontrakcia sú vlastné materiálom a rôzne látky majú rôzne koeficienty tepelnej rozťažnosti.Dosky s plošnými spojmi na báze hliníka účinne riešia problémy s rozptylom tepla, zmierňujú problém tepelnej rozťažnosti rôznych materiálov na komponentoch dosky, zlepšujú celkovú odolnosť a spoľahlivosť, najmä v aplikáciách SMT (Surface Mount Technology).
3. Rozmerová stabilita
Dosky s plošnými spojmi na báze hliníka sú výrazne stabilnejšie z hľadiska rozmerov v porovnaní s doskami s plošnými spojmi z izolačného materiálu.Rozmerová zmena dosiek s plošnými spojmi na báze hliníka alebo dosiek s hliníkovým jadrom, zahriatych z 30 °C na 140-150 °C, je 2,5-3,0 %.
4. Iné dôvody
Dosky s plošnými spojmi na báze hliníka majú tieniace účinky, nahrádzajú krehké keramické substráty, sú vhodné pre technológiu povrchovej montáže, zmenšujú efektívnu plochu dosiek s plošnými spojmi, nahrádzajú komponenty, ako sú chladiče, aby sa zlepšila tepelná odolnosť a fyzikálne vlastnosti produktu a znížili sa výrobné náklady a práca.
Piata časť: Aplikácia hliníkových substrátov
1. Audio vybavenie: Vstupné/výstupné zosilňovače, symetrické zosilňovače, audio zosilňovače, predzosilňovače, výkonové zosilňovače atď.
2. Výkonové vybavenie: Spínacie regulátory, DC/AC meniče, SW nastavovače atď.
3. Komunikačné elektronické zariadenia: Vysokofrekvenčné zosilňovače, filtračné zariadenia, prenosové obvody atď.
4. Kancelárske automatizačné vybavenie: Ovládače elektromotorov atď.
5. Automobilový priemysel: Elektronické regulátory, zapaľovacie systémy, regulátory výkonu atď.
6. Počítače: dosky CPU, disketové jednotky, napájacie jednotky atď.
7. Výkonové moduly: Invertory, polovodičové relé, usmerňovacie mostíky atď.
8. Svietidlá: Vďaka podpore energeticky úsporných lámp sa substráty na báze hliníka široko používajú v LED svetlách.
Čas odoslania: august-09-2023
