2025-09-01
2-layer aluminum base PCBs (MCPCBs) are the backbone of high-power electronics—from LED lighting to EV charging modules—thanks to their superior thermal conductivity (1–5 W/m·K) compared to traditional FR4 PCBs (0.3 W/m·K) อย่างไรก็ตามโครงสร้างที่พิเศษของพวกมัน หน่วยอะลูมิเนียมที่ผูกกับชั้นไฟฟ้าและรอยทองแดงความบกพร่องของพยาธิ, และความล้มเหลวของหน้ากากผสมเป็นเพียงปัญหาเล็ก ๆ น้อย ๆ ที่สามารถทําให้การผลิตล้มเหลว ลดผลผลิต และเสี่ยงความน่าเชื่อถือของผลิตภัณฑ์สุดท้าย
สําหรับผู้ผลิตและวิศวกร การเข้าใจความท้าทายเหล่านี้เป็นสิ่งสําคัญในการจัดส่ง PCB แผ่นอลูมิเนียม 2 ชั้นที่มีประสิทธิภาพสูงคู่มือนี้แบ่งแยกความยากลําบากทางเทคนิคที่พบบ่อยที่สุดในการแปรรูป PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น, เปรียบเทียบพวกเขากับการผลิต FR4 มาตรฐาน และให้คําตอบที่สามารถดําเนินการได้ที่สนับสนุนด้วยข้อมูลและแนวปฏิบัติที่ดีที่สุดของอุตสาหกรรมความรู้เหล่านี้จะช่วยให้คุณแก้ไขปัญหาในการผลิต และสร้าง PCB ที่ทนต่อความเครียดทางความร้อนและสภาพแวดล้อมที่รุนแรง.
ประเด็นสําคัญ
1ความผิดพลาดในการผูก: การลดแผ่นระหว่างแกนอลูมิเนียมและชั้นแบบดียิเลคทริกทําให้ 35% ของความบกพร่อง PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น300~400 psi) และพยาธิที่ติดแน่นสูง.
2ความบกพร่องของพยาธิ: การกระพริบและการแตกในชั้น dielectric ลดความสามารถในการนําไฟได้ 40% ป้องกันโดยการใช้พยาธิ Tg สูง (Tg ≥ 180 °C) และการล้างก๊าซในระยะว่าง
3ปัญหาของหน้ากากผสมเหล็ก: พื้นผิวเรียบของอะลูมิเนียมทําให้อัตราการผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กสูงขึ้น 25% เมื่อแก้ไขด้วยการพ่นหิน (Ra 1.5 ∼ 2.0 μm) และหน้ากากผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็กผสมเหล็ก
4ความน่าเชื่อถือในการจักรยานทางอุณหภูมิPCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นล้มเหลว 2 เท่ามากกว่า FR4 ใน -40 °C ถึง 125 °C หมุนเวียน.
5.ประสิทธิภาพในเรื่องค่าใช้จ่าย: การควบคุมกระบวนการที่เหมาะสมสามารถลดอัตราความบกพร่องจาก 20% เป็น 5% โดยลดค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงใหม่ 0.80$-2.50$ ต่อ PCB ในการผลิตปริมาณสูง
PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น คืออะไร?
PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นประกอบด้วยองค์ประกอบหลัก 3 ชิ้น ซ้อนกันในโครงสร้าง "ทองแดง-ดีเอเลคทริก-อลูมิเนียม-ทองแดง"
1.แกนอลูมิเนียม: ให้ความแข็งแกร่งทางกลและทําหน้าที่เป็นการกระจายความร้อน (โดยทั่วไปความหนา 0.5 ~ 3 มม, 6061 หรือ 5052 สังกะสีอลูมิเนียม)
2.Dielectric Layer: วัสดุกันไฟ (ตัวอย่างเช่น ธ อร์ epoxy, polyimide) ที่เชื่อมแกนอะลูมิเนียมกับรอยทองแดง ที่สําคัญสําหรับการกันไฟฟ้าและการโอนความร้อน
3.รอยทองแดง: 1 3oz ผนังทองแดงในทั้งสองข้างของ dielectric / อลูมิเนียม stack ธ านีสัญญาณไฟฟ้าและพลังงาน
ไม่เหมือนกับ PCB FR4 มาตรฐาน (ที่ใช้ใยแก้วเป็นแกน) ความสามารถในการนําไฟฟ้าของฐานอะลูมิเนียมทําให้ MCPCB 2 ชั้นเหมาะสําหรับการใช้งานพลังงานสูง (10W +)โครงสร้างนี้ยังสร้างความท้าทายการผลิตที่โดดเด่น, เนื่องจากคุณสมบัติของอลูมิเนียม (การขยายความร้อนสูง, พื้นผิวเรียบ) ติดต่อกับวิธีการแปรรูป PCB แบบดั้งเดิม
PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น VS PCB FR4 มาตรฐาน: การเปรียบเทียบการผลิต
เพื่อบรรยายความยากลําบากทางเทคนิคของ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น มันสําคัญที่จะเปรียบเทียบมันกับ PCB FR4 มาตรฐานตารางด้านล่างเน้นความแตกต่างสําคัญของวัสดุ, กระบวนการและโจทย์
| มุมมอง | PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น | PCB FR4 แบบมาตรฐาน 2 ชั้น | ความท้าทายสําคัญในการผลิต PCB อลูมิเนียม |
|---|---|---|---|
| วัสดุหลัก | อลูมิเนียมสลัด (6061/5052) | FR4 (เส้นใยแก้ว + อีโอกซี่) | อลูมิเนียมที่สูง CTE (23 ppm/°C เทียบกับ FR4 13 ppm/°C) ส่งผลให้เกิดความเครียดทางความร้อน |
| ชั้นแบบดียิเลคทริก | Epoxy/polyimide ความหนา 0.1 หนา 0.3 มม | FR4 prepreg ความหนา 0.1 หนา 0.2 มม | ผ่าตัดไฟฟ้าต้องผูกกับอะลูมิเนียมเรียบ (ความเสี่ยงการติดต่อต่ํา) |
| ความสามารถในการนําความร้อน | 1 ละ 5 วัตต์/มิลคอน | 0.3 W/m·K | ความบกพร่องของพยาธิ (ฟอง) ลดการถ่ายเทความร้อน 40% |
| การเตรียมผิว | การระเบิดก้อนหิน (Ra 1.5 ∼2.0μm) | การทําความสะอาดทางเคมี (Ra 0.5 ∼ 1.0μm) | พื้นผิวเรียบของอลูมิเนียมต้องการการเตรียมความพร้อมอย่างรุนแรงสําหรับการติดต่อหน้ากากผสม |
| กระบวนการละลาย | การกดแอกุศล (180~200°C, 300~400 psi) | การกดแบบมาตรฐาน (150~170°C, 250~300 psi) | ปริมาณความร้อนของอะลูมิเนียม ต้องการวงจรการทําความร้อน/ทําความเย็นที่ยาวนานกว่า |
| อัตราความบกพร่อง | 15~20% (กระบวนการที่ไม่ถูกกําหนด) | 5% 8% | ประเด็นเฉพาะอลูมิเนียม (การล้างแผ่น, การแตกเรซิน) ส่งผลให้เกิดอาการบกพร่องสูงขึ้น |
ตัวอย่าง: ผู้ผลิตที่ผลิต PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น 10,000 ชิ้นสําหรับไดรฟิวเวอร์ LED เห็นอัตราความบกพร่อง 18% เทียบกับ 7% สําหรับ FR4 PCB ที่มีความซับซ้อนเท่ากัน
ปัญหาหลัก ๆ: การล้างแผ่น (6%) และการเปลือกหน้ากากผสมผสม (5%)
ความยากลําบากทางเทคนิคสูงสุดในการแปรรูป PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น
การผลิต PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นมี 5 + ขั้นตอนที่สําคัญ แต่ละขั้นตอนมีความท้าทายที่แตกต่างกัน
1. ความล้มเหลวในการผูกผูก Dielectric-Aluminium (การตัดแผ่น)
การแยกผนัง ระหว่างแกนอลูมิเนียมและชั้น dielectric เป็นความยากลําบากทางเทคนิคอันดับ 1 ในการแปรรูป PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นมันเกิดขึ้นเมื่อ dielectric ไม่สามารถติดกับพื้นผิวของอลูมิเนียม, สร้างช่องว่างอากาศที่ลดความสามารถในการนําไฟฟ้าและความละเอียดไฟฟ้า
สาเหตุ หลัก:
a. การเตรียมผิวที่ไม่เหมาะสม: แอลลูมิเนียม ผิวอ๊อกไซด์ธรรมชาติ (ความหนา 10-20nm) ปฏิบัติหน้าที่เป็นอุปสรรคต่อการผูกพัน.
b. ความไม่ตรงกันของปารามิเตอร์การละเมิด: อุณหภูมิต่ําเกินไป (≤ 170 °C) ทําให้การแข็งกระชับของธ อร์ซินไม่เป็นไปได้; ความดันสูงเกินไป (> 450 psi) สะดุดธ อร์ซินที่เกินออกมา สร้างจุดบาง
c. ความชื้นในเรซิน: คันน้ําในเรซินแบบดียิเลคทริกจะระเหยระหว่างการเลเมน, สร้างกระบอกที่ทําให้พันธะอ่อนแอ
ผล:
a. ความสามารถในการขับเคลื่อนความร้อนลดลง 50% (เช่นจาก 3 W/m·K เป็น 1.5 W/m·K) ส่งผลให้ส่วนประกอบร้อนเกิน
b. การกันไฟฟ้าล้มเหลวที่ความดันสูง (≥ 250V) ส่งผลให้เกิดการตัดสายสั้น
c. PCBs delaminated มีอัตราความล้มเหลวสูงกว่า 70% ในจักรยานความร้อน (-40 °C ถึง 125 °C)
ข้อมูล:
| วิธีการเตรียมผิว | ความแข็งแรงของพันธะ (N/mm) | อัตราการลดผิว |
|---|---|---|
| ไม่มีการเตรียม (ชั้นออกไซด์) | 0.5 ราคา 1.0 | 25% |
| การทําความสะอาดทางเคมี | 1.5 ครับ0 | 12% |
| การระเบิดกรีต (Ra 1.5μm) | 2.5 ครับ0 | 3% |
2. อาการบกพร่องของสารสกัดไฟฟ้า (บับบิล, แปรก)
ชั้นแบบดียิเลคทริกคือ ผสมผสมของ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น แต่มันมักมีอาการบกพร่องที่สําคัญสองอย่าง: บุบบ (ระหว่างการผสมผสาน) และแตก (ระหว่างการหมุนเวียนทางความร้อน)
สาเหตุ หลัก ๆ ของ การ กระจ่าง กระจ่าง:
a.ความชื้นในพยาธิ: พยาธิที่เก็บไว้ในสภาพความชื้น (> 60% RH) จะดูดซึมน้ํา ซึ่งจะปูขึ้นในระหว่างการผสมผสาน (180 °C +) สร้างฟอง
b.การล้างก๊าซที่ไม่เหมาะสม: อากาศที่ติดอยู่ในธาตุไม่ถูกกําจัดก่อนการละเมิน ทําให้เกิดช่องว่าง
c.ประเด็นความแน่นของพยาธิ: พยาธิที่มีความแน่นต่ําไหลมากเกินไป ทําให้มีบริเวณบาง; พยาธิที่มีความแน่นสูงไม่บรรจุช่องว่าง สร้างกระเป๋าอากาศ
สาเหตุ หลัก ของ การ แป้ง:
a.ธ อร์ Tg ต่ํา: ธ อร์ Tg < 150 °C ผ่อนคลายในอุณหภูมิสูง (≥ 125 °C) ส่งผลให้แตกเมื่อเย็น
b.CTE Mismatch: CTE ของอะลูมิเนียม (23 ppm/°C) เกือบเป็นสองเท่าของธ อร์ epoxy แบบปกติ (12 ppm/°C) หมุนเวียนทางความร้อนทําให้ชั้นขยาย / ลดความเร็วที่แตกต่างกัน ทําให้ธ อร์เครียด
ผล:
a.Bubbles ลดความสามารถในการนําไฟได้ 40% ทําให้ไดรเวอร์ LED ร้อนเกินและล้มเหลวก่อนกําหนด
b.รอยแตกทําให้เกิดปัญหาต่อการกันไฟฟ้า ส่งผลให้มีอัตราการล้มเหลวในสนามที่สูงขึ้น 20% ในอุตสาหกรรม
ข้อมูล:
| ประเภทธาตุ | Tg (°C) | อัตราระดับ Bubble | อัตราการแตก (1,000 วงจรความร้อน) |
|---|---|---|---|
| อีโป็กซี่มาตรฐาน (Tg ต่ํา) | 130 | 18% | 22% |
| อีโป๊กซี่ Tg สูง | 180 | 8% | 8% |
| ผสมเอโป็กซี่-โพลีไมมิด | 200 | 5% | 3% |
3ปัญหาการติดต่อและการปกคลุมของหน้ากาก solder
หน้ากากผสมป้องกันรอยทองแดงจากการกัดและสะพานผสมผสม แต่ผิวอัลลูมิเนียมที่เรียบและไม่มีขุม ทําให้หน้ากากผสมผสมผสมยากที่จะติดต่อการเปลือกและหลุมขีด.
สาเหตุ หลัก ๆ ของ การ เปลือก:
a.ความหยาบผิวที่ไม่เพียงพอ: อลูมิเนียม Ra ของธรรมชาติ (0.1 ∼0.5 μm) เป็นเรียบเกินไปสําหรับหน้ากากผสมผสมที่จะจับ. โดยไม่มีการระเบิดก้อนหิน ความแข็งแรงการติดตามลดลง 60%
ผิวที่ติดเชื้อ: น้ํามัน ฝุ่น หรือซากออกไซด์ที่เหลือบนอะลูมิเนียมป้องกันการผสมผสานหน้ากาก solder
c. หน้ากากผสมผสานที่ไม่เข้ากันได้: หน้ากากผสมผสาน FR4 มาตรฐาน (ออกแบบสําหรับใยแก้ว) ไม่ติดกับอะลูมิเนียม
สาเหตุ ที่ ส่ง ผล ให้ เกิด ช่อง ช่อง:
a.ความหนาของหน้ากากผสมเหล็กที่ไม่ดี: หน้ากากผสมเหล็กที่บางเกินไป (≤ 15μm) จะทําให้เกิดรูกระดุมในระหว่างการรักษา
บ.อากาศติดอยู่ในหน้ากาก solder: บุบลืออากาศในหน้ากาก solder ของเหลวแตกระหว่างการรักษา UV โดยทิ้งช่องเล็ก ๆ
ผล:
a.การเปลือกเผยแพร่รอยทองแดงต่อการกัดกรอง เพิ่มความล้มเหลวของสนาม 25% ในสภาพแวดล้อมที่ชื้น
b. Pinholes สร้างสะพาน solder ระหว่างร่องรอย, ส่งผลให้วงจรสั้นในการออกแบบความหนาแน่นสูง
ข้อมูล:
| วิธีการเตรียมหน้ากากผสม | ความแข็งแกร่งในการแน่น (N/mm) | อัตราการเปลือก | อัตราการเจาะเจาะ |
|---|---|---|---|
| ไม่มีการบํารุงผิว | 0.3 หมื่น5 | 30% | 15% |
| การทําความสะอาดด้วยสารเคมีเท่านั้น | 0.8 ราคา 1.2 | 18% | 10% |
| การระเบิดก้อนหิน + การทําความสะอาด | 1.8 ครับ2 | 4% | 3% |
4ปัญหาของการแปรรูปแกนอะลูมิเนียม
อัลลูมิเนียมมีความอ่อนโยน (6061 สังกะสี: 95 HB) ทําให้มันมีแนวโน้มที่จะบิดเบือนระหว่างการตัด, การเจาะ, และเส้นทาง
สาเหตุ หลัก:
a.เครื่องมือที่เบื่อ: ไม้เจาะที่เบื่อหรือใบเลื่อยของรูเตอร์ฉีกอะลูมิเนียมแทนที่จะตัดมัน, สร้าง burrs (0.1 ∼ 0.3 มม) ที่ตัดวงจรสั้น
b. ความเร็วการตัดที่มากเกินไป: ความเร็ว > 3,000 RPM สร้างความร้อน ทําให้ผสมไฟฟ้าละลายและผูกอะลูมิเนียมกับเครื่องมือ
c. การติดตั้งที่ไม่เหมาะสม: ความยืดหยุ่นของอลูมิเนียมทําให้มีการสั่นสะเทือนระหว่างการแปรรูป ส่งผลให้มีขอบที่ไม่เรียบและรูที่ไม่ตรงกัน
ผล:
a.Burrs ต้องการการ deburring มือ, เพิ่ม $ 0.20 ¢ $ 0.50 ต่อ PCB ในค่าแรงงาน.
b.หลุมที่ไม่ตรงกัน (± 0.1 มิลลิเมตร) ตัดช่องทาง, ลดผลิต 8 ٪ 10%
ข้อมูล:
| ปริมาตรการแปรรูป | ขนาด Burr (μm) | ความแม่นยําการจัดสรรรู (μm) | อัตราผลิต |
|---|---|---|---|
| อุปกรณ์ที่น่าเบื่อ (500 + หลุม) | 200 บาท | ± 150 | 82% |
| เครื่องมือคม + 2,500 RPM | 50?? 100 | ± 50 | 95% |
| เครื่องมือคม + 2,000 RPM + การติดตั้ง | 20 ¢ 50 | ± 30 | 98% |
5. ความน่าเชื่อถือของการหมุนเวียนความร้อน
PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นถูกออกแบบให้ใช้งานในอุณหภูมิสูง แต่การหมุนเวียนของความร้อน (-40 °C ถึง 125 °C) ยังทําให้เกิดความล้มเหลวในสนาม 30%และทองแดง.
สาเหตุ หลัก:
a.CTE Mismatch: อลูมิเนียม (23 ppm/°C) ขยายเร็ว 2 เท่าเร็วกว่าทองแดง (17 ppm/°C) และ 3 เท่าเร็วกว่า epoxy (8 ppm/°C) นี้สร้างความเครียดที่ผิวหน้าชั้น
b. ไดเอเลคทริกที่แตกง่าย: ธ อร์ที่มีความยืดหยุ่นต่ําแตกจากการขยาย / การหดตัวซ้ํา ๆ
c. การเชื่อมต่อทางที่อ่อนแอ: เส้นทางเชื่อมต่อชั้นทองแดงสองชั้นสามารถดึงออกจาก dielectric ในระหว่างจักรยาน
ผล:
a. PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นสําหรับโมดูลการชาร์จ EV พลาดหลังจาก 500 วงจรความร้อน
b.ความล้มเหลวที่เกี่ยวข้องกับ CTE ค่าผู้ผลิต $ 100k $ 500k ต่อปีในคําร้องขอรับประกัน
ข้อมูล:
| การปรับปรุงการออกแบบ | อัตราการรอดชีวิตของวงจรความร้อน (วงจร) | อัตราการล้มเหลว |
|---|---|---|
| ไม่มีการปรับเปลี่ยน | 500 | 30% |
| โดเอเลคทริกยืดหยุ่น (CTE 15 ppm/°C) | 1,000 | 12% |
| ไดเอเล็คทริกยืดหยุ่น + อลูมิเนียมเคลือบทองแดง | 1,500 | 4% |
การแก้ไขปัญหาในการประมวลผล PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น
การแก้ไขความยากลําบากทางเทคนิคด้านบนต้องใช้การเลือกวัสดุ, การปรับปรุงกระบวนการ, และการควบคุมคุณภาพ
1การแก้ไขความผิดพลาดในการเชื่อมต่อแบบ Dielectric-Aluminum
a. การเตรียมผิว: ใช้การระเบิดก้อนหิน (สื่อออลูมิเนียมออกไซด์, ก้อนหิน 80×120) เพื่อบรรลุ Ra 1.5×2.0μmติดตามด้วยการทําความสะอาด ultrasonic (60°C), 10 นาที) เพื่อกําจัดขยะ
b.Lamination Optimization: การปรับปรุงการเคลือบ
อุณหภูมิ: 180~200°C (รักษาค้อนธาตุโดยไม่เผาไหม้)
ความดัน: 300-400 psi (รับประกันการติดต่อกับอะลูมิเนียมเต็มรูปแบบ)
ความว่าง: -95 kPa (กําจัดกระเป๋าอากาศ)
c.คัดเลือกพริก: เลือกพริกเอพอกซี่ที่มีสารเชื่อมซิลาน (เช่น A-187) ธาตุเคมีเหล่านี้เชื่อมพริกกับอะลูมิเนียมอ๊อกไซด์ เพิ่มความแข็งแรงของพันธะ 50%
ผลลัพธ์: ผู้ผลิตที่ใช้การระเบิดก้อนหิน + ธ อร์ซีนที่เชื่อมโยงกับซิลานลดการลดแผ่นจาก 12% เป็น 2%
2. ป้องกันการกระพริบและการแตกของสับ
a.การควบคุมความชื้น: เก็บธาตุในห้องแห้ง (RH < 30%) และปรุงให้แห้งก่อนที่ 80 °C เป็นเวลา 2 ชั่วโมง ก่อนการใช้
b.Vacum Degassing: Degas resin ที่ -90 kPa เป็นเวลา 30 นาที เพื่อกําจัดอากาศที่ติดอยู่ในอากาศ
ธ อร์ยืดหยุ่น Tg สูง: ใช้ผสม epoxy-polyimide (Tg ≥ 180 °C, CTE 12 ละ 15 ppm / °C) ผสมเหล่านี้ทนต่อการแตกระหว่างการหมุนเวียนทางความร้อนและรักษาความยืดหยุ่น
ผลลัพธ์: ผู้ผลิต LED เปลี่ยนไปใช้ธาตุ epoxy-polyimide Tg สูง ลดความบกพร่องธาตุจาก 22% เป็น 4%
3การประกันความติดต่อของหน้ากากผสม
a.การรักษาพื้นผิวอย่างรุนแรง: การผสมผสานการระเบิดก้อนหิน (Ra 1.5μm) กับการทําความสะอาดพลาสมา (พลาสมาออกซิเจน 5 นาที)เพิ่มความแน่นของหน้ากากผสมด้วย 80%.
b.หน้ากากผสมเฉพาะอลูมิเนียม: ใช้หน้ากากผสมที่สามารถรักษาด้วย UV ที่ประกอบสําหรับอลูมิเนียม (เช่น DuPont PM-3300 AL) ใส่สารส่งเสริมการติดต่อที่ผูกกับอะลูมิเนียมโอกไซด์
c. ความหนาที่เหมาะสม: ใช้หน้ากากผสมที่ 25 35μm (2 3 ชั้น) เพื่อป้องกันหลุมสกัดด้วยแสง UV (365nm, 500 mJ / cm2) สําหรับการเชื่อมต่อเต็ม.
ผลลัพธ์: ผู้ให้บริการโทรคมนาคมที่ใช้หน้ากากผสมเฉพาะอลูมิเนียม ลดการเปลือกจาก 18% เป็น 3%
4การปรับปรุงการแปรรูปอลูมิเนียม
a.เครื่องมือคม: ใช้เครื่องเจาะคาร์บิด (มุมจุด 135 องศา) และเปลี่ยนมันหลังจาก 300 หลุม
b. ความเร็วที่ควบคุม/การให้อาหาร:
การเจาะ: 2,000~2,500 RPM, ความเร็วการให้อาหาร 0.1mm/rev
เส้นทาง: 1,500 ราคา 2,000 RPM, 0.2 มม / รอบอัตราอาหาร
c. การติดตั้งระยะว่าง: การรักษาแกนอลูมิเนียมด้วยการดูดระยะว่างระหว่างการแปรรูป
ผลลัพธ์: ผู้ผลิตสัญญาที่ใช้เครื่องติดตั้งระยะว่างเพิ่มผลผลิตการแปรรูปจาก 82% เป็น 98%.
5การปรับปรุงความน่าเชื่อถือของจักรยานความร้อน
a.CTE Matching: ใช้อะลูมิเนียมเคลือบทองแดง (CCA) แทนอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ CCA มี CTE 18 ppm/°C (ใกล้เคียงกับทองแดง 17 ppm/°C) เทียบกับอะลูมิเนียมบริสุทธิ์ 23 ppm/°Cทําให้ความเครียดทางความร้อนระหว่างชั้นลดลง 40%.
b. การบูรณาการแบบ Dielectric แบบยืดหยุ่น: การรวมชั้นบางของ Polyimide (CTE 15 ppm/°C) ลงใน stack dielectric ความยืดหยุ่นของมันดูดซึมแรงการขยาย / การหดตัวลดอัตราการแตกจาก 22% เป็น 3%.
c. การออกแบบผ่านการเสริม: ใช้ช่องทางความร้อน (0.3 ∼ 0.5 มม. กว้าง, เติมทองแดง) รอบองค์ประกอบที่มีความร้อนสูง (เช่น LEDs, เครื่องควบคุมความดัน)สเปซไวอาส 2 ละ 3 มมห่างกันเพื่อสร้างเส้นทางความร้อนที่ลดผ่านการดึงออกไปโดย 60%.
การศึกษากรณี: ผู้ผลิตโมดูลการชาร์จ EV เปลี่ยนไปใช้แกน CCA และไฟฟ้าดัดเหล็กยืดหยุ่น อายุการดํารงชีวิตในวงจรความร้อนกระโดดจาก 500 เป็น 1,500 วงจรและการรับประกันสินค้าลดลง 75% คุ้มค่า 300,000 ดอลลาร์ต่อปี.
การควบคุมคุณภาพ: การทดสอบความน่าเชื่อถือของ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น
แม้จะมีการปรับปรุงกระบวนการ, การทดสอบอย่างเข้มงวดมีความสําคัญในการจับความบกพร่องก่อน PCB จะถึงลูกค้า. ด้านล่างนี้คือการทดสอบที่สําคัญที่สุดสําหรับ PCB แผ่นพื้นฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นพร้อมด้วยเกณฑ์ผ่าน/ล้มเหลวครับ
|
ประเภทการทดสอบ
|
เป้าหมาย
|
วิธีการทดสอบ
|
หลักเกณฑ์ผ่าน
|
|
การทดสอบความแข็งแรงของพันธะ
|
ตรวจสอบความแน่นระหว่างอลูมิเนียมและ dielectric
|
การทดสอบการดึงด้วยเครื่องวัดแรง (ความเร็ว 10 mm/min)
|
ความแข็งแรงของพันธะ ≥2.0 N/mm; ไม่มีการ delamination
|
|
การทดสอบความสามารถในการนําไฟ
|
การวัดประสิทธิภาพการถ่ายทอดความร้อน
|
การวิเคราะห์ไฟเลเซอร์ (LFA)
|
ความสามารถในการขับเคลื่อนความร้อน ≥1.5 W/m·K (ไม่เกิน 20% ต่ํากว่ารายละเอียดการออกแบบ)
|
|
การทดสอบการหมุนเวียนความร้อน
|
ยืนยันความน่าเชื่อถือภายใต้อัตราการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ
|
-40°C ถึง 125°C 1,000 จันทร์ (1 ชั่วโมง/จันทร์)
|
ไม่มี delamination, การแตก, หรือการสูญเสียความต่อเนื่องไฟฟ้า
|
|
การทดสอบความติดตามของหน้ากากผสม
|
ตรวจสอบความทนทานของหน้ากากผสม
|
การทดสอบแบบ cross-hatch (ASTM D3359) + การดึงเทป
|
ไม่มีการเปลือกในกรีดแคร์สแฮตช์ ความยึดถือการติดตาม ≥95%
|
|
การทดสอบความละเอียดไฟฟ้า
|
ให้แน่ใจว่า dielectric ป้องกันวงจรสั้น
|
500V DC 1 นาที (ระหว่างแกนอลูมิเนียมและทองแดง)
|
กระแสรั่ว ≤ 10μA; ไม่มีการเสีย
|
แนวปฏิบัติที่ดีที่สุด: สําหรับการผลิตปริมาณสูง (10k + หน่วย / สัปดาห์) ทดสอบ 1% ของแต่ละชุด สําหรับการใช้งานที่สําคัญ (เช่นรถยนต์, การแพทย์) เพิ่มการเก็บตัวอย่างเป็น 5% เพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในสนาม
การประยุกต์ใช้ในโลกจริง: การเอาชนะความท้าทายใน PCB ไฟ LED
การส่องแสง LED เป็นตลาดที่ใหญ่ที่สุดสําหรับ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น 占 45% ของความต้องการ MCPCB ทั่วโลก (LEDinside 2024)ผู้ผลิต LED อันดับหนึ่งเผชิญกับปัญหาสําคัญสามอย่างกับ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น: การล้างแผ่น (อัตราความบกพร่อง 15%) การบุ๊บกระเทียมเรซิน (12%) และการเปลือกหน้ากากผสมผสม (8%).
1ละลายการปลดแผ่น
a. การทําความสะอาดทางเคมีที่เปลี่ยนด้วยการระเบิดก้อนของกรอกอลูมิเนียม 80 ก้อน (Ra 1.8μm) ตามด้วยการทําความสะอาด ultrasonic
b.เปลี่ยนไปเป็นธาตุ epoxy ด้วยสารเชื่อม silane (A-187) และการเลเมนต์ที่ดีที่สุด: 190 °C, 350 psi, -95 kPa วากูม
c.ผลลัพธ์: การลดความละเอียดลงเป็น 2%
2ธาตุผสมผสมผสม
a.ดําเนินการห้องแห้ง (RH < 25%) สําหรับการเก็บคันและเพิ่มขั้นตอนการออกแก๊สในระยะว่าง (- 90 kPa, 30 นาที) ก่อนการเลเมน
b.เปลี่ยนจาก epoxy Tg ต่ํา (Tg 130 °C) เป็น epoxy-polyimide Tg สูง (Tg 190 °C)
c.ผลลัพธ์: ปริมาณกระบวนการลดลงถึง 3%
3. ผสมผสมหน้ากากผสมผสม
a. ใช้การทําความสะอาดปลาสมาออกซิเจน (5 นาที, 100W) หลังจากการระเบิดก้อนหินเพื่อเปิดผิวอลูมิเนียม
b.นํามาใช้หน้ากากผสมผสมที่สามารถรักษา UV ได้ โดยเฉพาะอะลูมิเนียม (DuPont PM-3300 AL) ใช้ความหนา 30μm
c.Result: ลดการเปลือกเป็น 1%
ผลสุดท้าย
a.อัตราความบกพร่องโดยรวมลดลงจาก 35% เป็น 6%
ราคาการปรับปรุงลดลง 1.20 ต่อ PCB,ประหยัด 120k ต่อปี (100k หน่วย/ปี)
c.อายุการใช้งานของคนขับ LED เพิ่มขึ้นจาก 30k ถึง 50k ชั่วโมง ตอบสนองมาตรฐานความปลอดภัย EN 62471 สําหรับแสงสว่างพาณิชย์
การวิเคราะห์ค่าใช้จ่ายและผลประโยชน์: การลงทุนในการปรับปรุงกระบวนการ
ผู้ผลิตหลายคนลังเลที่จะลงทุนในการระเบิดก้อนหิน, ธ อร์สิน Tg สูง, หรือการทดสอบเฉพาะเจาะจงด้านล่างนี้คือการแยกค่าใช้จ่ายและประโยชน์สําหรับสายการผลิต PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น 100k หน่วย/ปีครับ
|
ประเภทต้นทุน
|
ก่อนการปรับปรุง (ความบกพร่องสูง)
|
หลังการปรับปรุง (ความบกพร่องน้อย)
|
การออมเงินประจําปี
|
|
การทํางานใหม่
|
(0.80/หน่วย (80k รวม)
|
(0.10/หน่วย () 10k รวม)
|
70k ดอลลาร์
|
|
วัสดุที่เหลือ
|
(1.50/หน่วย () 150k รวม)
|
(0.30/หน่วย () 30k รวม)
|
120,000 เหรียญ
|
|
ข้อเรียกร้องเกี่ยวกับการรับประกัน
|
(0.60/หน่วย () รวม 60k)
|
(0.05/หน่วย () 5k รวม)
|
$55k
|
|
ค่าใช้จ่ายในการปรับปรุงกระบวนการ
|
0 ดอลลาร์
|
(0.20/หน่วย () 20k รวม)
|
- 20k ดอลลาร์
|
|
ค่าประหยัดประจําปี
|
รางวัล
|
รางวัล
|
225k ดอลลาร์
|
ครับ
ความรู้สําคัญ: การปรับปรุงกระบวนการจ่ายเงินใน 2 ¢ 3 เดือนสําหรับสายปริมาณสูง สําหรับการผลิตปริมาณต่ํา (10k ยูนิต / ปี) ประหยัดน้อยกว่า ($ 22.5k/ปี) แต่ยังสมควรการลงทุน โดยเฉพาะสําหรับการใช้งานที่สําคัญ เช่น ออโต้หรือการแพทย์.
FAQs เกี่ยวกับการประมวลผล PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น
Q1: สารสกัดอลูมิเนียมที่ดีที่สุดสําหรับ MCPCB 2 ชั้นคืออะไร?
ตอบ: อลูมิเนียม 6061 เป็นมาตรฐานของอุตสาหกรรมที่สมดุลความสามารถในการนําไฟ (167 W/m·K), การแปรรูปและค่าใช้จ่าย สําหรับอุปกรณ์อุณหภูมิสูง (≥ 150 °C) ใช้อลูมิเนียม 5052 (138 W/m·K)ที่มีความทนทานต่อการกัดสนองที่ดีกว่าหลีกเลี่ยงอลูมิเนียมบริสุทธิ์ (1050 สังกะสี) มันอ่อนเกินไปและคล้ายกับการปรับปรุง
Q2: PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นสามารถใช้ปั๊มผสมไร้鉛ได้หรือไม่?
ตอบ: ใช่ แต่โลหะเชื่อมไร้鉛 (ตัวอย่างเช่น Sn-Ag-Cu) มีจุดละลายที่สูงกว่า (217 °C) มากกว่าโลหะเชื่อมที่มี鉛 (183 °C)
ใช้ดีเอเล็คทริกที่มี Tg สูง (Tg ≥ 180 °C) เพื่อทนต่ออุณหภูมิการไหลกลับ
ปรับความร้อนก่อนของ PCB อย่างช้า ๆ (2 °C / วินาที) ระหว่างการไหลกลับเพื่อหลีกเลี่ยงการกระแทกทางความร้อน
Q3: ความหนาของชั้น dielectric ควรเป็นเท่าไรสําหรับ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้น?
ตอบ: 0.1 ละ 0.3 มิลลิเมตรเป็นสิ่งที่เหมาะสม ดีเอเล็คทริกที่บางกว่า (< 0.1 มิลลิเมตร) ลดความต้านทานในการกันความร้อน (ความเสี่ยงของวงจรสั้น) ในขณะที่ดีเอเล็คทริกที่หนากว่า (> 0.3 มิลลิเมตร) ลดความสามารถในการนําไฟฟ้าถึง 30%สําหรับการใช้งานความดันสูง (≥ 500V), ใช้ดีเอเลคทริก 0.2 ละ 0.3 มิลลิเมตร เพื่อตอบสนองมาตรฐานการกันไฟ IEC 60664
Q4: ความหนาแน่นของพลังงานสูงสุดของ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นสามารถจัดการได้อย่างไร?
ตอบ: โดยทั่วไป 5?? 10 W / cm2?? 3 เท่าสูงกว่า FR4 PCBs (1?? 2 W / cm2). สําหรับพลังงานที่สูงกว่า (10?? 20 W / cm2), เพิ่มช่องทางความร้อนหรือระบายความร้อนไปยังแกนอลูมิเนียม. ตัวอย่างเช่นสาร MCPCB 2 ชั้นที่มีแกนอลูมิเนียม 2 มิลลิเมตร และ 0.2mm dielectric สามารถจัดการกับ 8 W / cm2 สําหรับการใช้งาน LED
Q5: ผมเลือกระหว่าง epoxy และ polyimide dielectric สําหรับ PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นอย่างไร?
A: ใช้ epoxy สําหรับการใช้งานที่มีความรู้สึกต่อค่าใช้จ่ายและอุณหภูมิต่ํา (≤ 125 °C) เช่น LED ของผู้บริโภคใช้พอลิไมด์หรือผสมพอลิไมด์เอพอกซี่ สําหรับอุณหภูมิสูง (≥ 150 °C) หรือการใช้ในสภาพแวดล้อมที่รุนแรง (รถยนต์), อุตสาหกรรม) ที่ความยืดหยุ่นและความต้านทานความร้อนเป็นสิ่งสําคัญ
สรุป
PCB ฐานอลูมิเนียม 2 ชั้นให้ผลงานทางความร้อนที่ไม่มีคู่แข่งสําหรับอิเล็กทรอนิกส์ประสิทธิภาพสูง แต่โครงสร้างพิเศษของพวกเขานําเสนอโจทย์ทางเทคนิคที่การผลิต FR4 มาตรฐานไม่แก้ไขการตัดแผ่น, ความบกพร่องของธ อร์ซิน, การเปลือกหน้ากากผสม, และความล้มเหลวของการหมุนเวียนทางความร้อนเป็นเรื่องปกติ แต่มันไม่ได้เป็นเรื่องที่ไม่สามารถแก้ไขได้
โดยการลงทุนในการปรับปรุงกระบวนการ ผงกระจกสําหรับการเตรียมพื้นผิว ธ อร์ยืดหยุ่น Tg สูง หน้ากากผสมเฉพาะอลูมิเนียมและการทดสอบอย่างเข้มงวด ผู้ผลิตสามารถลดอัตราความบกพร่องจาก 20% เป็น 5% หรือต่ํากว่าค่าใช้จ่ายเบื้องต้นของการปรับปรุงเหล่านี้ถูกชดเชยอย่างรวดเร็วโดยการประหยัดในการปรับปรุง, หุ่นยนต์และการรับประกัน
สําหรับวิศวกรและทีมงานผลิตภัณฑ์ สิ่งสําคัญคือกา
ส่งข้อสอบของคุณตรงมาหาเรา
