铝基板PCB与传统PCB设计相比有什么优势?

 行业新闻     |      2021-12-06 16:31:00    |      爱彼电路

当设计的散热要求非常高时,使用铝基材是一种非常有效的解决方案。这种设计可以更好地从设计组件传递热能,从而控制项目的温度。从电路元件中去除热能的效率通常是等效玻璃纤维背板的十倍。这种明显更高的散热水平允许更高的功率和更高的密度设计。

此外,铝基板 PCB 正在寻找高功率/高散热应用中的应用。它们最初被指定用于大功率开关电源应用,现在在 LED应用中变得非常流行。 LED应用的例子包括交通灯、通用照明和汽车照明。铝基设计 (LED PCB) 的使用允许在电路板设计中使用更高的 LED 密度,并允许以更高的电流驱动安装的 LED,同时仍保持在温度容差范围内。与传统的 PCB 设计相比,采用铝基背板设计可以让设计人员降低功率 LED 的安全裕度并降低 LED 的额定值。与所有组件一样,设计中 LED 的工作温度越低,您可以期望这些 LED 在出现故障前工作的时间越长。

铝基板设计的其他应用包括大电流电路、电源、电机控制器和汽车应用。对于任何使用高功率表面贴装 IC 的设计,铝基板都是理想的散热解决方案。此外,它们可以消除强制通风和散热的需要,从而最终降低设计成本。从本质上讲,任何可以通过更高的导热性和更好的温度控制来改进的设计都是铝基板PCB 的可能应用。

在传统PCB使用玻璃纤维基板(FR4是PCB厂商使用的标准基板)的情况下,铝基板PCB由铝基板材、高导热介电层和标准电路层组成。电路层本质上是一块薄薄的PCB,它已经被粘在铝基板上。通过这种方式,电路层可以像安装在传统玻璃纤维背衬上的电路层一样复杂。

虽然单面设计比较常见,但铝基设计也可以是双面设计,电路层通过高导热介电层连接到铝基的两侧。然后可以通过电镀通孔连接两侧的设计。无论采用何种配置,铝基板都能为周围环境或任何连接的散热器提供极佳的散热路径。改善功率元件的热传导是保证设计可靠性的最佳途径。铝制PCB为这个问题提供了极好的解决方案。

和传统的PCB设计一样,电路板电路部分的阻焊层可以做成很多不同的颜色。换句话说,在 LED 设计中,阻焊层通常是白色的。白色阻焊层允许相关的 LED 阵列产生更高水平的光反射并产生更高效的设计。在电源设计中,阻焊层通常涂成黑色以更好地散热。

铝基PCB设计还具有较高的机械稳定性,可用于需要高水平机械稳定性或承受较大机械应力的应用。此外,与基于玻璃纤维的结构相比,它们受热膨胀的影响较小。如果您的设计不需要高水平的热传导,但板子会承受很大的机械应力或有非常严格的尺寸公差,并且会承受很大的热量,请使用铝基板设计可能会得到保证。

最后,铝不是可用的金属背衬材料。铜和铜合金也可用作背衬材料,但由于成本普遍较高而不太受欢迎。铜和铜合金在散热方面提供比铝更高的性能。因此,如果标准的铝基设计不能满足设计的散热要求,可以考虑使用铜作为下一步来解决这个问题。

总而言之,使用铝基解决方案可以通过温度控制和由此带来的更低的组件故障率大大提高设计的可靠性和使用寿命。除了出色的温度控制特性外,铝制设计还提供高水平的机械稳定性和低水平的热膨胀。当标准玻璃纤维 (FR-4) 背板无法满足您设计的散热和密度要求时,铝基板可能会提供答案。