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PCB a base de Al

  • PCB-1 basado en Al
  • PCB-2 basado en Al
  • PCB-3 basado en Al

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Con más de una década en el campo del prototipo y la fabricación de PCB, estamos comprometidos a satisfacer las necesidades de nuestros clientes de diferentes industrias en términos de calidad, entrega, rentabilidad y cualquier otra solicitud exigente. 

Como uno de los fabricantes de PCB con más experiencia del mundo, nos enorgullecemos de ser sus mejores socios comerciales y buenos amigos en todos los aspectos de sus necesidades de PCB.
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DESCRIPCIÓN GENERAL

Tabla de contenido
Artículo principal (H2)

Como sabemos, los PCB se pueden fabricar utilizando diferentes metales como sustratos. Una de las opciones es el aluminio. Estos PCB de aluminio se utilizan en muchas industrias porque son buenos para conducir el calor y aislar la electricidad. Estas cualidades contribuyen a su rendimiento superior. ¿Pero qué más pueden ofrecer? Averigüemos en este artículo completo.

¿Qué es un PCB a base de Al?

Es un tipo de PCB fabricado con un núcleo de aluminio junto con un material estándar FR4. En lugar de fibra de vidrio o plástico, estos PCB utilizan sustratos metálicos. Por lo general, encontrará PCB con base de aluminio de una y dos caras. Sin embargo, los PCB multicapa son raros porque su fabricación es difícil. 

Esta es también la razón por la que se utilizan principalmente en la producción de LED. Estos objetos emisores de luz producen calor, que el aluminio desvía eficazmente y aumenta la vida útil de un LED. Algunos ejemplos incluyen sustratos de aluminio en farolas e iluminación doméstica. Otras industrias también utilizan PCB a base de aluminio, pero no son tan comunes como la iluminación.

PCB 1 basado en Al de Globalwell

¿Tipos de PCB a base de Al?

PCB multicapa: Tiene muchas capas de material dieléctrico con vías ciegas y son buenas para disipar el calor. Si bien son ventajosos en la disipación de calor en dispositivos complejos, su costo de producción es relativamente mayor. Por lo tanto, se utilizan principalmente en productos de suministro de energía. 

PCB de aluminio híbrido: cuando un material base de aluminio se fusiona con un material no térmico, se obtiene una PCB híbrida de aluminio. Por ejemplo, tableros FR-4 de 2 o 4 capas. Se puede fijar a una base de aluminio mediante un material dieléctrico. 

PCB de aluminio con orificio pasante: Vienen con agujeros ya perforados y rellenos de material dieléctrico. Después de la construcción, el material térmico se lamina por ambas caras con sustancias apropiadas y resistentes al calor. Finalmente se perforan los agujeros. Estos agujeros aseguran que la electricidad no viaje donde no debería. 

PCB de aluminio de alta conductividad térmica: Como sugiere el nombre, son maravillosos en cuanto a conductividad térmica. Se utiliza un material de resina epoxi para fabricar la capa aislante de este tipo de PCB de aluminio. 

PCB de aluminio de alta frecuencia: Al contrario de lo anterior, la capa aislante en este caso comprende poliimida o poliolefina. En algunos casos, se puede utilizar fibra de vidrio en una resina epoxi. Pero, independientemente del material que se utilice en su fabricación, el objetivo es mejorar la flexibilidad de la PCB de aluminio. 

PCB de aluminio universal: El preimpregnado de fibra de vidrio epoxi forma la capa dieléctrica.

PCB flexibles: En este tipo de PCB, una capa de poliimida incorpora filtros cerámicos. Los dos materiales garantizan que los PCB resultantes tengan suficiente flexibilidad, eficiencia térmica y aislamiento eléctrico.  

Además, su capacidad de flexión es elevada. Pero esto no implica que puedan usarse para aplicaciones que exigen una flexión constante. Además, son rentables y no necesitarás cables ni conectores para fabricarlos. Sin embargo, hay una desventaja: no se pueden realizar cambios una vez fabricado. 

PCB a base de Al de Globalwell

La fisiología de un PCB a base de Al

capa de cobre

Una característica distintiva de esta capa es una capa de 1 a 10 onzas (oz) de espesor de lámina de cobre electrolítico. El material de cobre suele ser grabado durante la producción. Una vez fraguado, la parte posterior se oxida con productos químicos y la superficie se trata con zinc y latón para evitar la corrosión. 

La función principal de esta capa es conectar dos dispositivos y mejorar su funcionalidad. 

Capa dieléctrica

Compuesto por una capa dieléctrica térmicamente conductora, tiene un espesor de entre 50 µm y 200 µm. Cuando la corriente fluye a través de la PCB, ayuda a la disipación del calor, el aislamiento y el manejo de la tensión mecánica. 

Capa base de aluminio

Esto es lo que le da su nombre a este PCB, PCB basado en Al. Esta es también la capa que la diferencia de las demás capas. El núcleo de esta capa está formado por un sustrato de aluminio y es adecuado para perforar, cortar y perforar.

Recuerde buscar una placa de aluminio que tenga alta conductividad térmica, sea firme y rentable. Sería bueno si el metal (aquí Al) cumpliera todos estos requisitos previos. De lo contrario, agregue hierro, cobre o silicio para mejorar su capacidad de disipación de calor. 

Membrana base

Nuevamente, esta capa consta de un sustrato de aleación de aluminio. Esto ayuda a proteger la capa de sustrato contra marcas y raspaduras no deseadas. Esta capa tiene 1 mm de espesor y se puede dividir en una membrana ordinaria (menos de 120°C) o una anti-alta temperatura (250°C). La segunda membrana cumple con los requisitos de HASL y puede verse como un acabado superficial. 

La fabricación de un PCB a base de Al

Mientras hacer un PCB a base de Al, se inserta una fina capa dieléctrica justo entre el circuito y la base. Después de esto, se graba la capa del circuito para que reciba el patrón que necesita. Finalmente, tanto la capa dieléctrica como la placa de circuito trabajan juntas para eliminar el calor generado. 

¿Por qué utilizar aluminio en la fabricación de PCB?

Más ligero en peso

Una de las ventajas de utilizar PCB es el peso del metal. El aluminio pesa 169 libras/pie cúbico, lo cual es significativamente liviano, lo que facilita al fabricante agregar más potencia y resistencia a la placa de circuito impreso.

Durable

Como metal, el aluminio se considera muy duradero. Incluso si existe un ligero riesgo de que se rompa durante la producción o el envío, debes estar tranquilo. La inclusión de una placa de circuito de aluminio garantiza que no sea así. No sólo esto, se cree que el aluminio tiene mejor resistencia que una base de cerámica o fibra de vidrio. 

Bueno para el medioambiente. 

La sustancia metálica es 100 por ciento reciclable, lo que significa que es buena para el medio ambiente. Lo que hace que los Al-PCB sean aún mejores es que son fáciles de montar y no son tóxicos. 

Eficiencia de costo 

Este metal es una gran inversión ya que es apto para todo tipo de clima. Son más fáciles de extraer y refinar, lo que facilita la adquisición de materias primas. Esto, a su vez, abarata mucho el proceso de producción. 

Excelente disipación de calor

Los componentes de PCB son propensos a sufrir daños debido a las altas temperaturas térmicas. Pero no con el aluminio. Esta es una de las únicas sustancias que puede disipar muy bien el calor. Elimina el calor producido por los componentes, eliminando cualquier riesgo para los elementos esenciales.

Desventajas de los PCB a base de Al

  • Estos son de un solo lado. Instalar componentes en ambos lados de una PCB de aluminio es complicado. Por lo tanto, tendrá PCB basados en Al solo como placas de una cara. 
  • Caro. Estos cuestan a los fabricantes mucho más que los PCB estándar.
  • Funciona solo para aplicaciones específicas: Dado que estos circuitos se aplican principalmente donde la generación de calor es muy alta, solo se pueden utilizar en algunos componentes electrónicos específicos. Un ejemplo de esto es el LED. 

Rendimiento de PCB a base de Al

Estabilidad dimensional

En comparación con la PCB tradicional, la estabilidad dimensional de la PCB de aluminio es mucho mayor. Por ejemplo, las dimensiones cambiarán sólo 2,5 ~ 3,0% hasta 150 °C. Sin embargo, la historia puede cambiar a temperaturas más altas. 

Disipación de calor

Quizás sepa que varios sustratos que se utilizan para fabricar PCB, incluido el FR4, son malos conductores del calor. La situación empeora cuando el calor producido por los dispositivos electrónicos que contienen un diseño de PCB específico produce un calor que se mueve rápidamente. Los dos combinados pueden causar estragos y, en ocasiones, provocar el fallo del componente electrónico. Un sustrato de aluminio lo maneja muy bien. 

Expansión térmica

El aluminio, como ya hemos comentado, es excelente para distribuir el calor de manera uniforme para que no se produzcan daños en los componentes. Básicamente, esto controla la expansión y contracción del material. Por lo tanto, hace que la PCB sea más duradera y confiable. 

Otros indicadores de desempeño

Aparte de los tres anteriores, existe otro material, que es el sustrato cerámico. Esta sustancia proporciona una mayor protección contra el calor y, por tanto, finalmente reduce el coste de producción. 

PCB 2 basado en Al de Globalwell

Solución de problemas en la fabricación de PCB y soluciones de aluminio

No problema. 1: Grabado en lámina de cobre gruesa

Estas placas de circuito de aluminio se utilizan generalmente en aparatos de alta densidad de potencia y, por lo tanto, requieren una lámina de cobre gruesa. Sin embargo, cuando la lámina de cobre tiene más de 3 onzas, es importante cambiar el ancho de las líneas. De lo contrario, el ancho del trazo será demasiado ancho o demasiado estrecho después del grabado. Por lo tanto, para garantizar que todo vaya bien, ajuste el ancho del trazo para que coincida con el diseño.

Soluciones:

  • Diseñe correctamente la compensación de grabado para el ancho de la traza
  • Controlar estrictamente los elementos implicados en el grabado.
  • Elimine cualquier efecto que la creación de rastros pueda tener sobre qué tan anchos o separados están

No problema. 2: Fabricación mecánica

Los procesos mecánicos incluidos en la fabricación de PCB a base de Al incluyen fresado, taladrado y moldeado. Mientras se llevan a cabo estos procesos, la puntuación v y rebaba pueden quedar dentro de los agujeros. Esto puede debilitar las conexiones eléctricas. 

Soluciones: Así es como se puede superar esto. 

  • Utilice fresas profesionales y fresadoras eléctricas para la fabricación a pequeña escala.
  • Ajuste los parámetros de perforación en PCB de aluminio y cobre grueso. 
  • Esté atento a la técnica y el patrón durante el moldeo.

Número 3: Impresión de máscara de soldadura

Aplicar una máscara de soldadura sobre una gruesa lámina de cobre de PCB de aluminio es difícil. Por lo tanto, si el cobre es más grueso de lo habitual, incluso después del grabado, será visible entre la superficie del rastro y el resto del tablero. Esto dificulta la aplicación de la soldadura. 

Soluciones: 

  • Considere la posibilidad de imprimir una máscara de soldadura dos veces.
  • Utilice aceite para máscara de soldadura de alta calidad.
  • También se puede utilizar un método que utiliza relleno de resina seguido de una máscara de soldadura. 

Aplicaciones de PCB a base de Al

  • Equipos de audio: amplificadores de audio, etapas de potencia, preamplificadores, amplificadores de entrada y salida, amplificadores balanceados, etc.
  • Equipos electrónicos de comunicación: amplificadores de alta frecuencia, circuitos eléctricos de filtrado, 
  • Computadoras: dispositivo de alimentación, placa base y unidad de disquete.
  • Control electrónico: los distintos componentes del circuito, base de transistores, relés.
  • Iluminación: luces LED
  • Módulos de potencia: inversores, puentes rectificadores, relés sólidos.
  • Fuente de alimentación: acondicionador, adaptador DC-AC, estabilizador.
  • Oficina automática: conductor de motor.
  • Vehículos industriales: encendido, sistema de control automático de seguridad, sistema de conversión de iluminación y regulador de voltaje.
  • Interruptores: dispositivos semiconductores, dispositivos semiconductores, controladores de motores, 
  • Oficina: conductor de motor

Pensamientos de despedida

Entonces, a estas alturas ya sabe que los PCB de aluminio ofrecen una alta conductividad térmica y disipación de calor y son un buen reemplazo para los sustratos cerámicos. Esto los hace perfectos para su uso en diferentes sectores. Sin embargo, debes asegurarte de que estas placas sean de un fabricante confiable. Por lo tanto, verifique la experiencia y su capacidad para satisfacer sus requisitos específicos.

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