鋁基PCB

眾所周知，PCB 可以使用不同的金屬作為基材來製造。其中一個選擇是鋁。這些鋁製 PCB 被用於許多行業，因為它們具有良好的導熱性和絕緣性。這些品質有助於他們的卓越表現。但他們還能提供什麼？讓我們在這篇綜合文章中找到答案。

什麼是鋁基PCB？

它是一種由鋁芯和標準 FR4 材料製成的 PCB。這些 PCB 使用金屬基板，而不是玻璃纖維或塑膠。通常，您會遇到單面和雙面鋁基 PCB。然而，多層 PCB 很少見，因為它們的製造具有挑戰性。 

這也是它們主要用於生產 LED 的原因。這些發光物體會產生熱量，鋁可以有效散發熱量，從而延長 LED 的使用壽命。一些例子包括路燈和家用照明中的鋁基板。其他行業也使用鋁基 PCB，但不像照明那麼常見。

鋁基PCB的型式？

多層板：多層介電材料，有盲孔，散熱效果佳。雖然它們在複雜裝置的散熱方面具有優勢，但是它們的生產成本相對較高。因此，它們多用於電源產品。 

混合鋁PCB：當鋁基材與非導熱材料熔合時，您將得到混合鋁 PCB。例如，2 層或 4 層 FR-4 板。它可以使用介電材料附著到鋁底座上。 

通孔鋁PCB：這些已經鑽孔並填充介電材料。施工完畢後，將導熱材料的兩面貼上適合加熱的適當物質。最後，鑽孔。這些孔確保電流不會流到不該流的地方。 

高導熱鋁PCB： 顧名思義，它們的導熱性非常好。環氧樹脂材料用於製作此類鋁PCB的絕緣層。 

高頻鋁PCB×：與上述相反，其中的絕緣層包含聚醯亞胺或聚烯烴。在某些情況下，玻璃纖維可用於環氧樹脂中。但是，無論採用什麼材料製造，其目的都是為了提高鋁PCB的柔性。 

通用鋁基板：環氧玻璃纖維預浸料在此製作介電層。

柔性印刷電路板：在這種類型的 PCB 中，聚醯亞胺層包含陶瓷濾波器。這兩種材料可確保所得 PCB 具有足夠的柔韌性、熱效率和電絕緣性。  

此外，它們的彎曲能力很高。但這並不意味著它們可以用於需要恆定彎曲的應用。此外，這些產品具有成本效益，而且您在製作過程中不需要電纜或連接器。然而，有一個缺點：一旦製造出來，您就無法進行任何更改。 

鋁基 PCB 的生理學

銅層

1 至 10 盎司 (oz) 厚的電解銅箔層是該層的顯著特徵。銅材料通常在生產過程中進行蝕刻。凝固後，背面會被化學物質氧化，表面會經過鋅和黃銅處理以防止腐蝕。 

此層的主要功能是連接兩個設備並改進其功能。 

介電層

由導熱介電層組成，厚度介於 50μm 至 200μm 之間。當電流流過PCB時，它有助於散熱、絕緣和處理機械應力。 

鋁基層

這就是該 PCB 名稱的由來：鋁基 PCB。這也是它與其他層不同的地方。該層的核心由鋁基板製成，非常適合鑽孔、切割和沖孔。

記得要尋找導熱率高、堅固且性價比高的鋁板。如果金屬（這裡是鋁）滿足所有這些先決條件，那就太好了。如果沒有，則添加鐵、銅或矽以提高其散熱能力。 

基膜

同樣，該層由鋁合金基材組成。這有助於保護基材層免受不必要的蝕刻和刮擦。此層厚度為1mm，可分為一般膜（120℃以下）或抗高溫膜（250℃）。第二層膜符合HASL要求，可視為表面光潔度。 

鋁基 PCB 的製作

儘管 製作鋁基 PCB，薄介電層被插入到電路和底座之間。之後，對電路層進行蝕刻，以便您獲得所需的圖案。最後，介電層和電路板共同作用，消除產生的熱。 

為什麼在製造 PCB 時要使用鋁？

重量更輕

使用 PCB 的好處之一是金屬的重量。鋁重 169 磅/立方英尺，重量非常輕，使製造商可以輕鬆為印刷電路板添加更多功能和彈性。

耐用的

作為一種金屬，鋁被認為非常耐用。即使在生產或運輸過程中存在輕微撕裂風險，您也應該放心。鋁電路板的加入確保了這一點。不僅如此，鋁被認為比陶瓷基體或玻璃纖維具有更好的強度。 

對環境有好處。 

該金屬物質 100% 可回收，這意味著它對環境有益。 Al-PCB 的優點在於它們易於組裝且無毒。 

成本效率 

這種金屬是一項巨大的投資，因為它適合全天候使用。它們更容易開採和精煉，因此更容易取得原料。這反過來又使得生產過程更加便宜。 

散熱極佳

PCB 元件容易因高溫而損壞。但鋁則不然。這是唯一能夠很好散熱的物質之一。它帶走組件產生的熱量，消除基本元件的任何風險。

鋁基PCB的缺點

• 這些都是單面的。在鋁製 PCB 的兩面安裝元件非常困難。因此，您將僅將鋁基 PCB 作為單一面板。 
• 昂貴的。製造商的成本比標準 PCB 高得多
• 僅適用於特定應用：由於這些電路主要應用於發熱較高的地方，因此只能用於某些特定的電子元件。 LED 就是一個例子。 

鋁基PCB的性能

尺寸穩定性

與傳統PCB相比，鋁PCB的尺寸穩定性要高得多。例如，在150℃之前，尺寸僅變化2.5~3.0%。然而，在更高的溫度下，情況可能會改變。 

散熱

您可能知道，用於製造 PCB 的多種基材（包括 FR4）是熱的不良導體。當包含特定 PCB 設計的電子設備產生的熱量產生快速移動的熱量時，情況會變得更糟。兩者結合起來會造成嚴重破壞，有時會導致電子元件故障。鋁基板可以很好地處理這個問題。 

熱膨脹

正如我們已經討論過的，鋁非常適合均勻地散發熱量，因此不會對組件造成損壞。這基本上控制了材料的膨脹和收縮。因此，它使 PCB 更加耐用和可靠。 

其他性能指標

除了以上三種之外，還有一種材料，那就是陶瓷基板。這種物質提供了增強的耐熱保護，從而最終降低了生產成本。 

鋁基板製造中的疑難排解及解決方案

問題編號1：厚銅箔蝕刻

這些鋁電路板通常用於高功率密度電器，因此需要厚銅箔。然而，當銅箔厚度超過3oz時，改變線的寬度就很重要了。否則蝕刻後走線寬度要么太寬，要么太窄。因此，為確保一切順利，請調整走線寬度以符合設計。

解決方案：

• 正確設計跡線寬度的蝕刻補償
• 嚴格控制蝕刻涉及的元素
• 消除痕跡製作可能對痕跡的寬度或距離產生的任何影響

問題編號2：機械製造

鋁基 PCB 製造過程中涉及的機械工藝包括銑削、鑽孔和成型。當這些過程進行時，v-scoring 和 毛刺 可能會留在洞內。這會使電氣連接變弱。 

解決方案： 以下是克服這個問題的方法。 

• 使用專業銑刀和電銑進行小規模製造。
• 調整厚銅鋁 PCB 上的鑽孔參數。 
• 模具成型時要注意技術和圖案。

問題三：阻焊印刷

在鋁 PCB 的厚銅箔上塗上阻焊層是很困難的。因此，如果銅比平常厚，即使在蝕刻之後，那麼在走線表面和剩餘板之間也將是可見的。這使得焊料應用變得困難。 

解決方案： 

• 考慮兩次阻焊印刷。
• 使用優質阻焊油。
• 也可以使用先填充樹脂再使用阻焊層的方法。 

鋁基PCB的應用

• 音訊設備：音頻放大器、功率放大器、前級放大器、輸入輸出放大器、平衡放大器等。
• 通訊電子設備：高頻放大器、濾波電路、 
• 電腦：電源裝置、主機板、軟碟機。
• 電子控制：電路中的幾個元件，電晶體基極，繼電器
• 照明：LED燈
• 功率模組：逆變器、整流橋、固態繼電器
• 電源供應器：調節器、DC-AC適配器、穩定器
• 自動化辦公室：電機驅動器
• 工業用車輛：點火、自動安全控制系統、照明轉換系統、電壓調節器
• 開關：半導體裝置、半導體裝置、馬達控制器、 
• 辦公室：電機司機

離別的思念

現在，您已經知道鋁 PCB 具有高導熱性和散熱性，是陶瓷基板的良好替代品。這些使它們非常適合在不同領域使用。但是，您必須確保這些板來自可靠的製造商。因此，請檢查他們的經驗和能力是否符合您的特定要求。