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更容易散热的PCB——铝基板

来源:个人图书馆-汉无为 发表时间:2023-08-04 01:02:51
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一、什么是铝基板

PCB就是印制线路板(printedcircuit board),也叫印刷电路板。

铝基板是PCB的一种:

铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板,一般单面板由三层结构所组成,分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。用于高端使用的也有设计为双面板,结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。极少数应用为多层板,可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。


【资料图】

单面铝基板:就是只有一层导电图形层与绝缘材料加铝板(基板)。

双面线路铝基板:有两层导电图形层与绝缘材料加铝板(基板)叠加在一起。

多层印刷铝基线路板:由三层及以上的导电图形层与绝缘材料加铝板(基板)交替层压粘结在一起制成的印刷电路板。

按表面处理方式来划分:

沉金板 (化学薄金 化学厚金 选择性沉金)

电金板 (全板电金 金手指 选择性电金)

喷锡板

熔锡板

沉锡板

沉银板

电银板

沉钯板

二、铝基板工作原理

功率器件表面贴装在电路层,器件运行时所产生的热量通过绝缘层快速传导到金属基层,然后由金属基层将热量传递出去,从而实现对器件的散热(请见图2)。

与传统的FR-4比,铝基板能够将热阻降至最低,使铝基板具有极好的热传导性能;与厚膜陶瓷电路相比,它的机械性能又极为优良。

此外,铝基板还有如下独特的优势:

符合RoHs要求;

更适应于SMT工艺;

在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理,从而降低模块运行温度,延长使用寿命,提高功率密度和可靠性;

减少散热器和其它硬件(包括热界面材料)的装配,缩小产品体积,降低硬件及装配成本;将功率电路和控制电路最优化组合;

取代易碎的陶瓷基板,获得更好的机械耐久力。

三、铝基板的构成

1.线路层

线路层(一般采用电解铜箔)经过蚀刻形成印制电路,用于实现器件的装配和连接。与传统的FR-4相比,采用相同的厚度,相同的线宽,铝基板能够承载更高的电流。

2.绝缘层

绝缘层是铝基板最核心的技术,主要起到粘接,绝缘和导热的功能。铝基板绝缘层是功率模块结构中最大的导热屏障。绝缘层热传导性能越好,越有利于器件运行时所产生热量的扩散,也就越有利于降低器件的运行温度,从而达到提高模块的功率负荷,减小体积,延长寿命,提高功率输出等目的。

3.金属基层

绝缘金属基板采用何种金属,需要取决于金属基板的热膨胀系数,热传导能力,强度,硬度,重量,表面状态和成本等条件的综合考虑。

四、铝基板性能

八)钻孔

1、钻孔的流程

打销钉——钻孔——检板

2、钻孔的目的

对板材进行定位钻孔对后续制作流程和客户组装提供辅助

3、钻孔的注意事项

①核对钻孔的数量、空的大小

②避免板料的刮花

③检查铝面的披锋,孔位偏差

④及时检查和更换钻咀

⑤钻孔分两阶段,一钻:开料后钻孔为外围工具孔;

二钻:阻焊后单元内工具孔

铝基板钻咀特点

① 钻头排屑空间大:排屑阻力小,排屑顺畅,钻孔发热量小,减少钻污;

② 超凡的切削刃锋利度:由于采用了纳米技术和先进的磨削工艺,钻头切削刃较以前更加锋利,可减小切削力,降低断钻率,提高孔壁质量;

③ 基于客户应用的刀具设计:钻头品种丰富,可满足不同的应用需求。钻头所有参数,如钻芯厚,钻芯锥度等,皆经精心设计,实效明显;

④ 切削刃严格对称:有利于高效切削,避免钻孔偏移。

九)沉铜 全板电镀

用化学的方法使钻孔后的板材孔内沉积上一层导电的金属,并用全板电镀的方法使金属层加厚,以此达到孔内金属化的目的,并使线路借此导通

流程:

磨板→除胶渣→沉銅→全板电镀→下工序

化学沉铜(Electroless Copper Deposition),俗称沉铜,它是一种自催化的化学氧化及还原反应,在化学镀铜过程中Cu2+离子得到电子还原为金属铜,还原剂放出电子,本身被氧化。化学镀铜在印刷板制造中被用作孔金属化,来完成双面板与多面板层间导线的联通。

五)丝印阻焊、字符

1、丝印阻焊、字符流程

丝印——预烤——曝光——显影——字符

2、丝印阻焊、字符的目的

①防焊:保护不需要做焊锡的线路,阻止锡进入造成短路

②字符:起到标示作用

3、丝印阻焊、字符的注意事项

①要检查板面是否存在垃圾或异物

②检查网板的清洁度

③丝印后要预烤30分钟以上,以避免线路见产生气泡

④注意丝印的厚度和均匀度

⑤预烤后板要完全冷却,避免沾菲林或破坏油墨表面光泽度

⑥显影时油墨面向下放置

六)V-CUT,锣板

1、V-CUT,锣板的流程

V-CUT——锣板——撕保护膜——除披锋

2、V-CUT,锣板的目的

①V-CUT:将单PCS线路与整PNL的板材切割留有少部分相连方便包装与取出使用

②锣板:将线路板中多余的部分除去

3、V-CUT,锣板的注意事项

①V-CUT过程中要注意V的尺寸,边缘的残缺、毛刺

②锣板时注意造成毛刺,锣刀偏斜,及时的检查和更换锣刀

③最后在除披锋时要避免板面划伤

七)测试,OSP

1、测试,OSP流程

线路测试——耐电压测试——OSP

2、测试,OSP的目的

①线路测试:检测已完成的线路是否正常工作

②耐电压测试:检测已完成线路是否能承受指定的电压环境

③OSP:让线路能更好的进行锡焊

3、测试,OSP的注意事项

①在测试后如何区分后如何存放合格与不合格品

②做完OSP后的摆放

③避免线路的损伤

八)FQC,FQA,包装,出货

1、流程

FQC——FQA——包装——出货

2、目的

①FQC对产品进行全检确认

②FQA抽检核实

③按要求包装出货给客户

六、PCB铝基板用途

1.音频设备:输入、输出放大器、平衡放大器、音频放大器、前置放大器、功率放大器等。

2.电源设备:开关调节器`DC/AC转换器`SW调整器等。

3.通讯电子设备:高频增幅器`滤波电器`发报电路。

4.办公自动化设备:电动机驱动器等。

5.汽车:电子调节器`点火器`电源控制器等。

6.计算机:CPU板`软盘驱动器`电源装置等。

7.功率模块:换流器`固体继电器`整流电桥等。

8.灯具灯饰:随着节能灯的提倡推广,应用于LED灯的铝基板也开始大规模应用。

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