Substrato di allumina PCB
In quanto componente essenziale dei prodotti elettronici, i circuiti stampati svolgono un ruolo cruciale, richiedendo la regolazione dei materiali del substrato per soddisfare i requisiti di applicazioni specifiche. Tuttavia, questo rappresenta un compito impegnativo per i progettisti. I progettisti devono confrontarsi con una vasta gamma di materiali, tra cui metalli (come alluminio, rame e ferro), FR4 (composto da tessuto in fibra di vetro e resina epossidica) e ceramiche (come ossido di alluminio, nitruro di alluminio e carburo di alluminio). Ogni materiale presenta vantaggi, caratteristiche e attributi unici, sottolineando la necessità per i progettisti di acquisire una conoscenza completa per effettuare scelte consapevoli.
Fortunatamente, collaborando con FS Technology, il principale produttore cinese, i clienti non solo possono accedere ai nostri eccezionali servizi di produzione e assemblaggio, ma possono anche beneficiare della nostra consulenza progettuale e della nostra esperienza professionale. Noi di FS Technology siamo orgogliosi di fornire ai nostri clienti informazioni dettagliate. Oggi vorremmo presentare uno di questi materiali, adatto per PCB in ceramica: substrato di allumina.
Il miglior produttore di PCB in allumina
Tecnologia FS, un rinomato produttore di PCB in allumina in Cina, è specializzato nella fornitura di servizi PCBA completi che comprendono la produzione e l'assemblaggio per i clienti di diversi settori. Siamo orgogliosi di offrire un'ampia gamma di PCB con substrato di allumina con diverse specifiche. Per informazioni dettagliate sulle nostre offerte, consultare la seguente tabella:
| Caratteristiche | 96% Allumina | 99% Allumina |
|---|---|---|
| Aspetto | Bianco | Beige |
| Densità | 3,6 g/cm³ | 3,9 g/cm³ |
| Durezza | 1500HV | 1700HV |
| Curvatura | ≤0,3 mm | ≤0,2 mm |
| Parallelismo | ±0,4% | ±0,3% |
| Resistenza alla flessione | 3000Kgf/cm² | 3500Kgf/cm² |
| Resistenza alla compressione | 25000Kgf/cm² | 30000Kgf/cm² |
| Durezza alla frattura | 3-4Mpa m1/2 | 4Mpa m1/2 |
| Conduttività termica | 25W/(m-K) | 31,4W/(m-K) |
| Resistenza di tensione | 18KV | 18KV |
| Costante dielettrica [1MHz, 25°C] | 9.4 | 10 |
| Rugosità superficiale Ra | 0,6-0,8μm | 0,6-0,8μm |
| Assorbimento dell'acqua | 0% | 0% |
| Temperatura di sinterizzazione | 1689°C | 1700°C |
| Resistività di volume | / | / |
| Resistenza agli shock termici | 200T°C | 220T°C |
| Coefficiente di dilatazione termica [da 20°C a 300°C] | 6-7,5×10ˆ(-6)°C | 8-10×10ˆ(-6)°C |
| Temperatura massima di utilizzo | 1400°C | 1600°C |
Processo di produzione di alta qualità
- Selezione delle materie prime: La qualità del substrato è influenzata in modo significativo dalla purezza e dalla distribuzione granulometrica della polvere. Pertanto, il passo iniziale per garantire una produzione di alta qualità è la scelta accurata di polvere di allumina di qualità superiore. Se avete già un fornitore di materiali preferito, potete procurarvi la polvere da soli o affidarvi a FS Technology per l'assistenza nel processo di approvvigionamento.
- Preparazione della polvere: Una volta acquisite le materie prime, vengono intraprese diverse procedure di lavorazione essenziali per controllare la dimensione delle particelle, la forma e la purezza della polvere. Queste procedure comprendono la macinazione, la miscelazione, il filtraggio, il lavaggio e altre fasi necessarie.
- Stampaggio: Dopo la lavorazione, la polvere viene sottoposta a una fase di stampaggio per essere modellata nei substrati desiderati. Questa fase è tipicamente realizzata attraverso varie tecnologie, come lo stampaggio a iniezione, l'estrusione e lo stampaggio a compressione.
- Sinterizzazione: Il substrato stampato non ha l'affidabilità desiderata, quindi viene sottoposto a un processo di sinterizzazione ad alta temperatura. Questo processo consente alle particelle di fondersi insieme, ottenendo substrati densi con densità e struttura cristallina ottimali.
- Processo convenzionale: È fondamentalmente simile al Processo di produzione dei PCB. Una volta fabbricato, il circuito può passare alla fase di assemblaggio. Tuttavia, è importante notare che l'attuale capacità produttiva di FS Technology consente la produzione di PCB Al2O3 con un massimo di 1-2 strati. A causa della fragilità di queste schede, i produttori devono prestare un'attenzione meticolosa ai dettagli di fabbricazione durante il processo di produzione.
Perché utilizzare un substrato di allumina per PCB
Attualmente, tra i vari materiali utilizzati per i substrati ceramici, l'allumina e il Rogers sono le opzioni più comunemente utilizzate nel settore. Nel confronto, l'ossido di alluminio o Al2O3 PCB si distingue come un pannello ceramico più puro con proprietà superiori, sebbene sia più difficile da lavorare a causa della sua fragilità. Tuttavia, le sue eccellenti proprietà elettriche e termiche lo hanno reso ampiamente preferito.
Nei progetti di illuminazione a LED su larga scala, i substrati in ossido di alluminio svolgono un ruolo cruciale nel prolungare la durata delle applicazioni elettroniche, grazie alle eccezionali capacità di trasferimento del calore. Durante il funzionamento del sistema, i componenti integrati sul PCB generano quantità sostanziali di calore a causa dell'elevato flusso di corrente, che continua ad accumularsi. Se la temperatura supera una soglia critica, possono verificarsi problemi di sovraccarico dei componenti o di bruciatura della scheda. La conducibilità termica di un PCB con substrato di allumina varia tipicamente tra 20-30 W/m-Kconsentendo una gestione termica e una dissipazione del calore efficienti all'interno del sistema.
Ora, ci si può chiedere perché non utilizziamo esclusivamente PCB in alluminio.
Indubbiamente, anche i PCB in alluminio sono comunemente impiegati nei progetti LED e la loro frequenza di utilizzo supera quella dei PCB in allumina. L'alluminio puro, in condizioni equivalenti, è più facile da lavorare e ha un costo inferiore. Inoltre, la sua conducibilità termica è circa dieci volte più alta di quella dell'allumina, raggiungendo circa 205 W/m-K.
Tuttavia, nella scelta tra le due opzioni, è fondamentale considerare non solo la conducibilità termica, ma anche fattori come la reattività superficiale e il coefficiente di espansione termica, che sono aspetti cruciali per i progettisti. In condizioni di alta temperatura, l'alluminio puro reagisce facilmente con l'ossigeno dell'aria, formando uno strato di ossido di alluminio. Inoltre, il suo elevato coefficiente di espansione termica può causare problemi di stress termico e di affidabilità, poiché non corrisponde a quello di altri materiali.
I circuiti stampati in allumina, invece, eccellono in questi aspetti. Oltre a garantire un'eccellente gestione termica, offrono un isolamento elettrico e una resistenza meccanica superiori. Possono sopportare tensioni elevate senza subire guasti elettrici, migliorando così la robustezza complessiva del sistema elettronico.
Inoltre, il PCB ceramico in allumina eredita la vantaggiosa costante dielettrica caratteristica dei PCB ceramici, che migliora la capacità di polarizzazione della carica e la capacità di accumulo di energia in un campo elettrico. In genere, la costante dielettrica è compresa tra 8-10. Questa qualità eccezionale rende il PCB ceramico in allumina ideale per applicazioni di potenza, automotive, difesa e altre applicazioni ad alta frequenza in cui l'integrità del segnale è un requisito critico.
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