Bagian Satu: Apa itu PCB Aluminium?
Substrat aluminium adalah jenis papan berlapis tembaga berbahan dasar logam dengan fungsi pembuangan panas yang sangat baik.Umumnya, papan satu sisi terdiri dari tiga lapisan: lapisan sirkuit (foil tembaga), lapisan isolasi, dan lapisan dasar logam.Untuk aplikasi kelas atas, terdapat juga desain dua sisi dengan struktur lapisan sirkuit, lapisan isolasi, dasar aluminium, lapisan isolasi, dan lapisan sirkuit.Sejumlah kecil aplikasi melibatkan papan multi-lapis, yang dapat dibuat dengan menyatukan papan multi-lapis biasa dengan lapisan isolasi dan dasar aluminium.
Substrat aluminium satu sisi: Terdiri dari satu lapisan lapisan pola konduktif, bahan isolasi, dan pelat aluminium (substrat).
Substrat aluminium dua sisi: Ini melibatkan dua lapisan lapisan pola konduktif, bahan isolasi, dan pelat aluminium (substrat) yang ditumpuk bersama.
Papan sirkuit aluminium cetak multi-lapis: Ini adalah papan sirkuit tercetak yang dibuat dengan melaminasi dan mengikat tiga atau lebih lapisan lapisan pola konduktif, bahan isolasi, dan pelat aluminium (substrat) menjadi satu.
Dibagi berdasarkan metode perawatan permukaan:
Papan berlapis emas (Emas tipis kimia, Emas tebal kimia, Pelapisan emas selektif)
Bagian Kedua: Prinsip Kerja Substrat Aluminium
Perangkat daya dipasang di permukaan pada lapisan sirkuit.Panas yang dihasilkan oleh perangkat selama pengoperasian dengan cepat dialirkan melalui lapisan isolasi ke lapisan dasar logam, yang kemudian menghilangkan panas, sehingga mencapai pembuangan panas untuk perangkat.
Dibandingkan dengan FR-4 tradisional, substrat aluminium dapat meminimalkan ketahanan termal, menjadikannya konduktor panas yang sangat baik.Dibandingkan dengan sirkuit keramik film tebal, sirkuit ini juga memiliki sifat mekanik yang unggul.
Selain itu, substrat aluminium memiliki keunggulan unik berikut:
- Kepatuhan dengan persyaratan RoHs
- Kemampuan beradaptasi yang lebih baik terhadap proses SMT
- Penanganan difusi termal yang efektif dalam desain sirkuit untuk mengurangi suhu pengoperasian modul, memperpanjang umur, meningkatkan kepadatan daya dan keandalan
- Pengurangan perakitan unit pendingin dan perangkat keras lainnya, termasuk bahan antarmuka termal, sehingga menghasilkan volume produk yang lebih kecil dan biaya perangkat keras dan perakitan yang lebih rendah, serta kombinasi daya dan sirkuit kontrol yang optimal
- Penggantian substrat keramik yang rapuh untuk meningkatkan daya tahan mekanik
Bagian Ketiga: Komposisi Substrat Aluminium
1. Lapisan Sirkuit
Lapisan sirkuit (biasanya menggunakan foil tembaga elektrolitik) digores untuk membentuk sirkuit tercetak, digunakan untuk perakitan dan sambungan komponen.Dibandingkan dengan FR-4 tradisional, dengan ketebalan dan lebar garis yang sama, substrat aluminium dapat membawa arus yang lebih tinggi.
2. Lapisan Isolasi
Lapisan insulasi adalah teknologi utama pada substrat aluminium, yang berfungsi terutama untuk adhesi, insulasi, dan konduksi panas.Lapisan isolasi substrat aluminium merupakan penghalang termal paling signifikan dalam struktur modul daya.Konduktivitas termal yang lebih baik pada lapisan isolasi memfasilitasi difusi panas yang dihasilkan selama pengoperasian perangkat, sehingga menghasilkan suhu pengoperasian yang lebih rendah, peningkatan beban daya modul, ukuran yang lebih kecil, masa pakai yang lebih lama, dan output daya yang lebih tinggi.
3. Lapisan Dasar Logam
Pilihan logam untuk dasar logam isolasi tergantung pada pertimbangan komprehensif faktor-faktor seperti koefisien muai panas dasar logam, konduktivitas termal, kekuatan, kekerasan, berat, kondisi permukaan, dan biaya.
Bagian Keempat: Alasan Memilih Substrat Aluminium
1. Pembuangan Panas
Banyak papan dua sisi dan multi-lapisan memiliki kepadatan dan kekuatan tinggi, sehingga pembuangan panas menjadi sulit.Bahan substrat konvensional seperti FR4 dan CEM3 merupakan konduktor panas yang buruk dan memiliki isolasi antar lapisan, sehingga pembuangan panas tidak memadai.Substrat aluminium mengatasi masalah pembuangan panas ini.
2. Ekspansi Termal
Muai dan kontraksi termal melekat pada bahan, dan zat yang berbeda memiliki koefisien muai panas yang berbeda.Papan cetak berbasis aluminium secara efektif mengatasi masalah pembuangan panas, mengurangi masalah ekspansi termal material yang berbeda pada komponen papan, meningkatkan daya tahan dan keandalan secara keseluruhan, terutama dalam aplikasi SMT (Surface Mount Technology).
3. Stabilitas Dimensi
Papan cetak berbahan aluminium lebih stabil dalam hal dimensi dibandingkan papan cetak bahan berinsulasi.Perubahan dimensi papan cetak berbahan dasar aluminium atau papan inti aluminium yang dipanaskan dari 30°C menjadi 140-150°C adalah 2,5-3,0%.
4. Alasan Lainnya
Papan cetak berbahan aluminium memiliki efek pelindung, menggantikan substrat keramik yang rapuh, cocok untuk teknologi pemasangan permukaan, mengurangi area efektif papan cetak, mengganti komponen seperti unit pendingin untuk meningkatkan ketahanan panas produk dan sifat fisik, serta menurunkan biaya produksi dan tenaga kerja.
Bagian Kelima: Penerapan Substrat Aluminium
1. Peralatan Audio: Penguat input/output, amplifier seimbang, amplifier audio, pra-amplifier, amplifier daya, dll.
2. Peralatan Listrik: Regulator switching, konverter DC/AC, pengatur SW, dll.
3. Peralatan Elektronik Komunikasi: Amplifier frekuensi tinggi, perangkat filter, sirkuit transmisi, dll.
4. Peralatan Otomasi Kantor: Penggerak motor listrik, dll.
5. Otomotif: Regulator elektronik, sistem pengapian, pengontrol daya, dll.
6. Komputer: papan CPU, drive floppy disk, unit daya, dll.
7. Modul Daya: Inverter, solid-state relay, jembatan penyearah, dll.
8. Perlengkapan Pencahayaan: Dengan promosi lampu hemat energi, substrat berbasis aluminium banyak digunakan pada lampu LED.
Waktu posting: 09 Agustus 2023
