铝pcb综合介绍

铝pcb具有优异的电气性能、散热能力、电磁屏蔽、高介电强度和抗弯曲性能，广泛应用于大功率LED照明、电源、电视背光源、汽车、电脑、空调变频模块、航空航天电子、电信、医疗、音频等众多行业。即使是最常用的手机摄像头，铝PCB也是手机必不可少的部分。作为金属芯pcb (MCPCB)的一种，铝pcb与FR4 pcb在制造工艺或技术上有许多相似之处，如厚铜箔蚀刻、铝表面蚀刻保护、铝板制造和焊锡掩模印刷等。
自20世纪70年代首次应用于功率放大混合集成电路(ic)以来，铝pcb就开始盛行。近年来，由于LED产业的推动，铝pcb的应用和发展趋势日益广泛。因此，有必要了解铝pcb的一些重要特性，以便在产品或行业中更好地利用它们。

一．铝制PCB结构

说到铝PCB结构，真正指的是由铜箔、介电层、铝基、铝基膜(选择性)组成的铝覆铜板(CCL)结构。铝CCL的结构如下所示。

1. 铜箔层
铝CCL具有与普通CCL相同的铜箔层，电路层需要较大的载流能力，这就是为什么选择较厚的铜电路，厚度从1oz到10oz。铜箔背面要经过化学氧化处理，表面要经过镀锌和镀黄铜，以提高剥离强度。
2. 介电层
介电层是由一层厚度在50μm ~ 200μm之间的导热低热阻介电材料组成，是铝CCL的核心技术。它具有优异的抗热老化性能，能承受机械应力和热应力。
3. 铝基层
铝基层实际上是铝基板材料，是铝基层的支撑成分。要求具有高导热性，适用于普通机械制造，如钻孔、冲孔、切割。
4. 铝基膜
铝基膜有保护铝表面不受刮擦和腐蚀剂腐蚀的作用。膜可分为普通(低于120°C)和抗高温(250°C)。后者满足热风焊料平整作为表面光洁度的要求。

二．铝PCB性能
1. 热耗散
与普通FR4 pcb相比，铝pcb的散热性能更好，能够快速散热。以等效厚度为1.5mm的FR4 PCB与铝PCB的比较为例。FR4 PCB的热阻范围为20℃/W ~ 22℃/W，铝PCB的热阻范围为1℃/W ~ 2℃/W。因此，铝具有良好的散热效果。
2. 热膨胀
热胀冷缩是物质的共同性质，不同的物质具有不同的热膨胀系数。现在，铝pcb在散热方面表现出色，因此可以大大减少电路板表面组件的热膨胀和收缩问题，从而提高整个电器和电子设备的耐用性和可靠性。铝pcb的这一优点尤其适用于SMT(表面贴装技术)的热膨胀和收缩问题。
3. 尺寸稳定性
铝基pcb具有明显的尺寸稳定的特点。当它们被加热到30°C到140°C或150°C时，它们的尺寸只变化2.5%到3.0%。
4. 其他的特性

    a.适用于电力设备SMT。

    b.有效的热膨胀电路设计。

    c.有助于降低操作温度，提高产品功率密度和可靠性，延长产品保质期。

    d.缩小产品体积，降低硬件和装配成本。

    e.取代易碎的陶瓷底座，具有更好的绝缘性能和机械耐久性能。

三．铝pcb的分类
根据介电层的应用类型和材料的不同，铝PCB可分为三类:
•通用铝PCB -介电层由环氧玻璃纤维预浸料组成。
•高导热铝PCB -介质层由环氧树脂或其他类型的树脂组成，具有高导热能力。
•高频和微波铝PCB -介质层由聚烯烃树脂或聚酰亚胺树脂玻璃纤维预浸料组成。
铝pcb的制造难点及解决办法
无论是单层、双层、多层铝pcb，还是MCPCB, FR4 pcb的制造工艺有很多相似之处。然而，铝pcb作为一种先进的pcb，其制造工艺仍有其特殊性，需要严格有效的管理和控制。
•厚铜箔蚀刻
铝pcb通常应用于功率密度高的功率器件，因此铜箔相对较厚。当铜箔厚度为3盎司或更多时，铜箔蚀刻需要线宽补偿。否则，蚀刻后线宽会超出公差。因此，为了保证最优的线宽/线距和阻抗控制能够满足设计要求，需要提前完成以下工作。

    a.应适当设计线宽补偿。

    b.应消除线路制造对线宽/线距的影响

    c.蚀刻因素和蚀刻剂参数应严格控制。

•阻焊印刷
由于厚铜箔的影响，阻焊印刷一直被认为是铝PCB制造的一个制造难点。如果图像刻蚀后的线路铜厚度过大，则线路表面与基板之间会产生较大的差异，难以掩焊。为确保阻焊印刷顺利进行，应遵循以下原则:

    a.应选用性能优良的掩焊油。

    b.采用二次阻焊印刷。

    c.必要时，采用先填充树脂后掩焊的制造方法。

•机械制造
机械制造的铝pcb包括机械钻孔，铣削和成型，v刻痕和毛刺往往留在内部通孔，这将降低电气强度。因此，要保证高质量的机械制造，应坚持以下原则:

    a.小批量生产应选用电铣和专业铣刀。

    b.模具成型过程中应注意的控制技术和模式。

    c.在厚铜铝pcb上应适当调整钻孔参数，以防止产生毛刺。