パート 1: アルミニウム PCB とは何ですか?
アルミニウム基板は、放熱機能に優れた金属ベースの銅張基板の一種です。一般に片面基板は回路層（銅箔）、絶縁層、金属ベース層の3層で構成されます。ハイエンドアプリケーション向けには、回路層、絶縁層、アルミニウムベース、絶縁層、回路層の構造を備えた両面設計もあります。少数のアプリケーションでは多層基板が使用されます。多層基板は、通常の多層基板を絶縁層とアルミニウム ベースで接着することによって作成できます。
片面アルミ基板：単層の導体パターン層、絶縁材、アルミ板（基板）から構成されます。
両面アルミ基板：導体パターン層、絶縁材、アルミ板（基板）を2層重ねたもの。
アルミ多層プリント基板：導体パターン層、絶縁材、アルミ板（基板）を3層以上積層、接着したプリント基板です。
表面処理方法によって分けられます。
金めっき基板（化学薄金、化学厚金、部分金めっき）
パート 2: アルミニウム基板の動作原理
パワーデバイスは回路層に表面実装されます。動作中にデバイスによって発生した熱は、絶縁層を通って金属ベース層に急速に伝導され、金属ベース層が熱を放散することで、デバイスの熱放散が実現されます。
従来の FR-4 と比較して、アルミニウム基板は熱抵抗を最小限に抑えることができ、優れた熱伝導体となります。厚膜セラミック回路と比較して、優れた機械的特性も備えています。
さらに、アルミニウム基板には次のような独特の利点があります。
- RoHs 要件への準拠
- SMTプロセスへの適応性の向上
- 回路設計における熱拡散の効果的な処理により、モジュールの動作温度を下げ、寿命を延ばし、電力密度と信頼性を向上させます。
- ヒートシンクやサーマルインターフェース材料を含むその他のハードウェアの組み立てを削減し、製品の体積を小さくし、ハードウェアと組み立てのコストを削減し、電源と制御回路の最適な組み合わせを実現します。
- 壊れやすいセラミック基板を置き換えて機械的耐久性を向上
第 3 部: アルミニウム基板の構成
1. 回路層
回路層 (通常は電解銅箔を使用) をエッチングして、コンポーネントの組み立てと接続に使用されるプリント回路を形成します。同じ厚さと線幅を持つ従来の FR-4 と比較して、アルミニウム基板はより高い電流を流すことができます。
2. 絶縁層
絶縁層はアルミニウム基板の重要な技術であり、主に接着、絶縁、熱伝導の役割を果たします。アルミニウム基板の絶縁層は、パワーモジュール構造における最も重要な熱障壁です。絶縁層の熱伝導率が向上すると、デバイスの動作中に発生する熱の拡散が促進され、動作温度の低下、モジュールの電力負荷の増加、サイズの縮小、寿命の延長、および出力の向上につながります。
3. 金属ベース層
絶縁金属ベースの金属の選択は、金属ベースの熱膨張係数、熱伝導率、強度、硬度、重量、表面状態、コストなどの要素を総合的に考慮して決定されます。
第 4 部: アルミニウム基板を選択する理由
1. 放熱
多くの両面多層基板は高密度かつ高出力であるため、熱放散が困難になります。FR4 や CEM3 などの従来の基板材料は熱伝導性が悪く、層間絶縁があるため、放熱が不十分になります。アルミニウム基板は、この放熱の問題を解決します。
2. 熱膨張
熱膨張と熱収縮は材料に固有のものであり、物質が異なれば熱膨張係数も異なります。アルミニウムベースのプリント基板は放熱の問題に効果的に対処し、基板コンポーネントのさまざまな材料の熱膨張の問題を緩和し、特に SMT (表面実装技術) アプリケーションにおける全体的な耐久性と信頼性を向上させます。
3. 寸法安定性
アルミニウムベースのプリント基板は、絶縁材料のプリント基板と比較して、寸法の点で顕著に安定しています。アルミベースのプリント基板やアルミコア基板を30℃から140～150℃に加熱したときの寸法変化率は2.5～3.0％です。
4. その他の理由
アルミニウムベースのプリント基板は、シールド効果があり、脆いセラミック基板を代替し、表面実装技術に適しており、プリント基板の有効面積を削減し、ヒートシンクなどの部品を置き換えて製品の耐熱性と物理的特性を向上させ、生産コストと労力を削減します。
パート 5: アルミニウム基板の応用
1. オーディオ機器：入出力アンプ、バランスアンプ、オーディオアンプ、プリアンプ、パワーアンプ等
2. 電源機器：スイッチングレギュレータ、DC/ACコンバータ、SW調整器など
3. 通信用電子機器：高周波増幅器、フィルタ装置、送信回路等
4. OA機器：電動モータードライバー等
5. 自動車: 電子レギュレーター、点火システム、パワーコントローラーなど
6. コンピュータ：CPUボード、フロッピーディスクドライブ、電源ユニットなど。
7. パワーモジュール: インバータ、ソリッドステートリレー、整流器ブリッジなど。
8. 照明器具： 省エネランプの推進により、LED照明にはアルミニウムベースの基板が広く使用されています。
投稿時間: 2023 年 8 月 9 日
