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Technische Herausforderungen bei der Herstellung von 2-Lagen-Aluminium-Basis-Leiterplatten: Lösungen für eine zuverlässige Produktion

2025-09-01

Aktuelle Unternehmensnachrichten über Technische Herausforderungen bei der Herstellung von 2-Lagen-Aluminium-Basis-Leiterplatten: Lösungen für eine zuverlässige Produktion

2-layer-Aluminium-Basen-PCBs (MCPCBS) sind das Rückgrat der Hochleistungselektronik-von LED-Beleuchtung bis hin zu EV-Lademodulen-bei ihrer überlegenen thermischen Leitfähigkeit (1–5 W/m · k) im Vergleich zu herkömmlichen FR4-PCB (0,3 W/m · k). Ihre einzigartige Struktur - ein Aluminiumkern, der an eine dielektrische Schicht und Kupferspuren gebunden ist - stellt jedoch technische Hürden, die in der Standard -PCB -Herstellung nicht vorhanden sind, nicht vor. Delaminierung, Harzfehler und Lötmaskenfehler sind nur einige Probleme, die die Produktion entgleisen, den Ertrag reduzieren und die Zuverlässigkeit des Endprodukts beeinträchtigen.


Für Hersteller und Ingenieure ist das Verständnis dieser Herausforderungen für die Bereitstellung konsistenter, hochleistungsfähiger 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCBs von Hochleistungen von entscheidender Bedeutung. Dieser Leitfaden unterteilt die häufigsten technischen Schwierigkeiten in der 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCB-Verarbeitung, vergleicht sie mit der Standard-FR4-Fertigung und bietet umsetzbare Lösungen, die durch Daten und Best Practices der Branche zurückgezogen werden. Egal, ob Sie LED -Fahrer oder Industrieunternehmen produzieren, diese Erkenntnisse helfen Ihnen dabei, die Produktion Engpässe zu überwinden und PCBs zu bauen, die thermischer Stress und harten Umgebungen standhalten.


Key Takeaways
1. Bindungsfehler: Die Delamination zwischen dem Aluminiumkern und der dielektrischen Schicht verursacht 35% der 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCB-Defekte-durch präzise Laminierungskontrolle (180–200 ° C, 300–400 psi) und hohe Adhäsionsharten gelöscht.
2.Resin Defekte: Blasen und Risse in der dielektrischen Schicht verringern die thermische Leitfähigkeit um 40%-durch Verwendung von Harzen mit hohem TG (TG ≥ 180 ° C) und Vakuumdegasung.
3. Problemen der Maske: Aluminiums glatte Oberfläche führt zu 25% höheren Lötmasken-Schälungsraten-mit Grit-Spreng (RA 1,5–2,0 μm) und UV-härteren Lötmasken angezogen.
4. Thermische Zykluszuverlässigkeit: 2 -layer -Aluminium -Basen -PCBs scheitern 2x häufiger als FR4 in -40 ° C bis 125 ° C -Zyklen -mit dem CTE (Koeffizient der thermischen Expansion) zwischen Schichten und Verwendung flexibler Dielektrikum.
5. Effizienz der KOSTEN: Die ordnungsgemäße Prozesskontrolle senkt die Fehlerquoten von 20% auf 5%, wodurch die Nacharbeit die Kosten um 0,80 bis 2,50 USD pro PCB in hoher Volumenproduktion senkt.


Was ist eine 2-layer-Aluminium-Basis-Basis-Leiterplatte?
Ein 2-layer-Aluminium-Basis-PCB besteht aus drei Kernkomponenten, die in einer Struktur „Kupfer-Dielektrikum-Aluminium-Kupfer“ gestapelt sind:

1.Aluminiumkern: Bietet mechanische Steifigkeit und wirkt als Wärmespreider (typischerweise 0,5–3 mm dick, 6061 oder 5052 Aluminiumlegierung).
2.Dielektrische Schicht: Ein Isoliermaterial (z. B. Epoxidharz, Polyimid), das den Aluminiumkern an Kupferspuren verbindet - kritisch für elektrische Isolierung und thermische Übertragung.
3. Copper -Spuren: 1–3 Unzen Kupferfolie auf beiden Seiten des Dielektrizitäts-/Aluminiumstapels - setzt elektrische Signale und Leistung.


Im Gegensatz zu Standard-FR4-PCBs (die Glasfaser als Kern verwenden) macht die thermische Leitfähigkeit der Aluminiumbasis 2-layer-MCPCBS ideal für Hochleistungsanwendungen (10W+). Diese Struktur schafft jedoch auch einzigartige Herstellungsherausforderungen, da die Eigenschaften von Aluminium (hohe thermische Expansion, glatte Oberfläche) mit herkömmlichen PCB -Verarbeitungsmethoden zusammenhängen.


2-layer-Aluminium-Basis-PCB gegenüber Standard FR4 PCB: Fertigungsvergleich

Um die technischen Schwierigkeiten von 2-layer-Aluminium-Basispcbs zu kontextualisieren, ist es wichtig, sie mit Standard-PCB-PCBs zu vergleichen-dem häufigsten PCB-Typ. Die folgende Tabelle zeigt wichtige Unterschiede in Materialien, Prozessen und Herausforderungen:

Aspekt 2-layer-Aluminium-Basis-Leiterplatte Standard 2-layer FR4 PCB Key Manufacturing Challenge für Aluminium -PCBs
Kernmaterial Aluminiumlegierung (6061/5052) FR4 (Glasfaser + Epoxid) Aluminiumhoch CTE (23 ppm/° C gegenüber 13 ppm/° C) verursacht thermische Spannung
Dielektrische Schicht Epoxid/Polyimid (0,1–0,3 mm dick) FR4 Prepreg (0,1–0,2 mm dick) Dielektrikum muss sich zu glattem Aluminium verbinden (niedriges Adhäsionsrisiko)
Wärmeleitfähigkeit 1–5 W/m · k 0,3 W/m · k Harzdefekte (Blasen) reduzieren die Wärmeübertragung um 40%
Oberflächenvorbereitung Grit -Sprengung (RA 1,5–2,0 μm) Chemische Reinigung (RA 0,5–1,0 μm) Die glatte Oberfläche von Aluminium erfordert eine aggressive Vorbereitung für die Lötmaske -Adhäsion
Laminierungsprozess Vakuumpresse (180–200 ° C, 300–400 psi) Standardpressung (150–170 ° C, 250–300 psi) Die thermische Masse von Aluminium erfordert längere Heiz-/Kühlzyklen
Defektrate 15–20% (nicht abgestimmte Prozesse) 5–8% Aluminiumspezifische Probleme (Delaminierung, Rissharz-Riss) erhöhen höhere Defekte


Beispiel: Ein Hersteller, der 10.000 2-layer-Aluminium-Basispcbs für LED-Treiber produzierte, verzeichnete eine Defektrate von 18%-VS. 7% für FR4 -PCBs der gleichen Komplexität.

Die Hauptprobleme: Delaminierung (6%) und Lötmaskenschale (5%).


Top-technische Schwierigkeiten in der 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCB-Verarbeitung
2-layer-Aluminium-Basis-PCB-Herstellung beinhaltet 5+ kritische Schritte mit jeweils einzigartigen Herausforderungen. Im Folgenden finden Sie die häufigsten Probleme und ihre Grundursachen:

1. Versagen von Dielektrikum-Aluminiumbindungen (Delaminierung)
Die Delaminierung-die Trennung zwischen dem Aluminiumkern und der dielektrischen Schicht-ist die #1-technische Schwierigkeit bei der 2-Schicht-Aluminiumbasis-PCB-Verarbeitung. Es tritt auf, wenn das Dielektrikum nicht an der Aluminiumoberfläche hält und Luftlücken erzeugt, die die thermische Leitfähigkeit und die elektrische Isolierung verringern.

Ursachen:
A. Beim Vorbereitung der Oberfläche: Aluminiums natürliche Oxidschicht (10–20 nm dick) wirkt als Barriere für die Adhäsion. Ohne ordnungsgemäßes Reinigen oder Aufbau kann sich das Dielektrikum nicht sicher verbinden.
B. Laminierungsparameter Missverhältnis: Zu niedrige Temperatur (≤ 170 ° C) verhindert die Härte des Harzes; Zu hoher Druck (> 450 psi) drückt überschüssiges Harz heraus und erzeugt dünne Flecken.
C.Moisture in Harz: Wasserdampf im dielektrischen Harz verdampft während der Laminierung und bildet Blasen, die die Bindung schwächen.


Auswirkungen:
Die A.thermal -Leitfähigkeit sinkt um 50% (z. B. von 3 W/m · k auf 1,5 W/m · k), was zu einer Überhitzung der Komponenten führt.
B. elektrische Isolierung schlägt bei hohen Spannungen (≥250 V) aus, was zu Kurzschaltungen führt.
C.Delaminierte PCBs haben eine 70% höhere Ausfallrate beim thermischen Radfahren (-40 ° C bis 125 ° C).


Daten:

Oberflächenvorbereitungsmethode Bindungsstärke (N/mm) Delaminierungsrate
Keine Vorbereitung (Oxidschicht) 0,5–1,0 25%
Chemische Reinigung 1,5–2,0 12%
Grit -Sprengung (RA 1,5 μm) 2,5–3,0 3%


2. Dielektrikumharzdefekte (sprudeln, knacken)
Die dielektrische Schicht ist der „Kleber“ von 2-Schicht-Aluminium-Basen-PCBs-aber sie ist anfällig für zwei kritische Defekte: sprudeln (während der Laminierung) und Risse (während des thermischen Radfahrens).

Ursachen des Blasens:
A.Moisture in Harz: Harz unter feuchten Bedingungen (> 60% RH) aufnimmt Wasser, das während der Laminierung (180 ° C+) verdampft und Blasen erzeugt.
B.Teinadequat Vakuumentgasung: Eingeschlossene Luft im Harz wird vor der Laminierung nicht entfernt und bildet Hohlräume.
C.Resin-Viskositätsprobleme: Low-Viscosity-Harz fließt zu stark und hinterlässt dünne Bereiche; Hochviskositätsharz füllt keine Lücken und erzeugt Lufttaschen.


Ursachen des Risses:
A. Low-Tg-Harz: Harze mit TG <150 ° C weich bei hohen Temperaturen (≥ 125 ° C), was beim Abkühlen zu Rissen führt.
B.CTE -Mismatch: Aluminiums CTE (23 ppm/° C) ist fast doppelt so hoch wie bei Standard -Epoxidharz (12 ppm/° C). Das thermische Radfahren veranlasst die Schichten mit unterschiedlichen Raten, wodurch das Harz betont wird.


Auswirkungen:
A. Bubbles reduzieren die thermische Leitfähigkeit um 40%, wodurch die LED -Fahrer überhitzten und vorzeitig scheitern.
B.Cracks beeinträchtigen die elektrische Isolierung, was zu 20% höheren Feldversagen in industriellen Anwendungen führt.


Daten:

Harztyp TG (° C) Blasenrate Rissrate (1.000 Wärmezyklen)
Standardepoxid (Low-TG) 130 18% 22%
Hoch-TG-Epoxid 180 8% 8%
Epoxy-Polyimid-Mischung 200 5% 3%


3. Lötmaskenadhäsion und Deckungsprobleme
Lötmaske schützt Kupferspuren vor Korrosion und Lötbrücken-aber die glatte, nicht poröse Oberfläche von Aluminium macht es für die Lötmaske schwierig zu kleben. Dies führt zu zwei gängigen Mängel: Schälen und Pinlöcher.


Ursachen des Schälens:
a. Ohne Grit -Sprengung sinkt die Adhäsionsfestigkeit um 60%.
B.Contaminierte Oberfläche: Öl, Staub oder Restoxid auf Aluminium verhindert die Lötmaskenbindung.
C. Inkompatible Lötmaske: Standard -FR4 -Lötmasken (für Glasfaser formuliert) haften nicht an Aluminium.


Ursachen von Pinholes:
A.Poor Lötmaskendicke: Eine zu dünne Lötmaske (≤ 15 μm) entwickelt während des Aushärtes Löcher.
BRADEL -Luft in Lötmaske: Luftblasen in der Flüssiglötmaske platzen während der UV -Härtung und hinterlassen kleine Löcher.


Auswirkungen:
A.Peeling setzt Kupferspuren der Korrosion aus und erhöht die Fehlfälle von Feldfehlern in feuchten Umgebungen um 25%.
B.Pinholes verursachen Lötbrücken zwischen den Spuren, was zu Kurzstrecken in hohen Dichte-Designs führt.


Daten:

Lötmaskenvorbereitungsmethode Adhäsionsstärke (N/mm) Schälrate Lochrate
Keine Oberflächenbehandlung 0,3–0,5 30% 15%
Nur chemische Reinigung 0,8–1,2 18% 10%
Grit -Strahlung + Reinigung 1,8–2,2 4% 3%


4. Herausforderungen für Aluminiumkernbearbeitung
Aluminiumweichheit (6061 Legierung: 95 Hb) macht es anfällig für Verformungen während des Schneidens, Bohrungen und Routing-kritische Schritte in 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCB-Verarbeitung.

Ursachen:
A.DULL -Werkzeug: Stumpfe Bohrerbits oder Router -Blätter reißen Aluminium anstatt es zu schneiden, wobei Burrs (0,1–0,3 mm) erzeugt werden.
B. ERCESSE -Schnittgeschwindigkeit: Geschwindigkeiten> 3.000 U / min erzeugen Wärme, schmelzen die dielektrische Schicht und das Bindungsaluminium auf Werkzeug.
C. Indequates Festung: Die Flexibilität von Aluminium führt zu einer Vibration während der Bearbeitung, was zu ungleichmäßigen Kanten und falsch ausgerichteten Löchern führt.


Auswirkungen:
A.Burrs erfordern ein manuelles Entlassung und fügt 0,20 bis 0,50 USD pro PCB an Arbeitskosten hinzu.
b.Misaligned Löcher (± 0,1 mm) brechen die Vias, wodurch die Ertrag um 8–10%verringert wird.


Daten:

Bearbeitungsparameter Burr -Größe (μm) Genauigkeit der Lochausrichtungen (μm) Ertragsrate
Stumpfes Werkzeug (500+ Löcher) 200–300 ± 150 82%
Scharfe Werkzeug + 2.500 U / min 50–100 ± 50 95%
Scharfe Werkzeug + 2.000 U / min + Leuchten 20–50 ± 30 98%


5. Zuverlässigkeit des Wärmeleitradfahrens
2-layer-Aluminium-Basen-PCBs sind für hochhitzige Anwendungen ausgelegt-aber thermischem Zyklus (-40 ° C bis 125 ° C) verursacht immer noch 30% der Feldausfälle. Die Grundursache: CTE -Fehlanpassung zwischen Aluminium, Dielektrikum und Kupfer.

Ursachen:
A.cte -Mismatch: Aluminium (23 ppm/° C) dehnt sich 2x schneller als Kupfer (17 ppm/° C) und 3x schneller als Epoxid (8 ppm/° C) aus. Dies erzeugt Spannung an Schichtschnittstellen.
B. Brittle Dielectric: Low-Flexibilitätsharze rissen unter wiederholtem Expansion/Kontraktion.
C. Weak über Verbindungen: Vias, die die beiden Kupferschichten verbinden, können sich während des Radfahrens vom Dielektrikum abziehen.


Auswirkungen:
AA 2-layer-Aluminium-Basis-Basis-PCB für ein EV-Lademodul ist nach 500 Wärmezyklen fehlgeschlagen-VS. 1.000 Zyklen für eine ordnungsgemäß gestaltete Karte.
B.CTE-bezogene Ausfälle kosten Hersteller von 100.000 USD-500.000 USD jährlich bei Garantieansprüchen.


Daten:

Entwurfsänderung Überleben der Wärmeleitzyklus (Zyklen) Ausfallrate
Keine Änderungen 500 30%
Flexibler Dielektrikum (CTE 15 ppm/° C) 1.000 12%
Flexibler dielektrisches + Kupfer -Aluminium 1.500 4%


Lösungen zur Bewältigung von 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCB-Verarbeitungsherausforderungen
Die Bekämpfung der oben genannten technischen Schwierigkeiten erfordert eine Kombination aus Materialauswahl, Prozessoptimierung und Qualitätskontrolle. Im Folgenden finden Sie nachgewiesene Lösungen, unterstützt durch Branchendaten:
1. Fixierdielektrikum-Aluminium-Bindungsversagen
A. Surface -Vorbereitung: Verwenden Sie Grit Spreng (Aluminiumoxidmedien, 80–120 Grit), um RA 1,5–2,0 μm zu erreichen. Dies entfernt die Oxidschicht und erzeugt eine raue Oberfläche für die Harzadhäsion. Folgen Sie mit Ultraschallreinigung (60 ° C, 10 Minuten), um Trümmer zu entfernen.
B. Laminierungsoptimierung:
Temperatur: 180–200 ° C (heilt Harz ohne Verbrennung).
Druck: 300–400 psi (sorgt für den vollständigen Harzkontakt mit Aluminium).
Vakuum: -95 kPa (entfernt Lufttaschen).
C.Resin-Selektion: Wählen Sie Epoxidharze mit Silankupplungsmitteln (z. B. A-187)-diese Chemikalien Bindungsharz zu Aluminiumoxid, was die Bindungsstärke um 50%erhöht.


Ergebnis: Ein Hersteller, der mit Körnern und einem Silan-gekoppelten Harz mit Körnern gesprengt wird, reduzierte die Delaminierung von 12% auf 2%.


2. Harz sprudeln und knacken
A.Moisture Control: Lagern Sie Harz in einem trockenen Raum (RH <30%) und 2 Stunden vor der Verwendung bei 80 ° C-dies entfernt 90% der Feuchtigkeit.
B. Vacuum Degasing: Degasharz bei -90 kPa 30 Minuten lang, um eingeschlossene Luft zu beseitigen -Schnittblasenrate von 18% bis 5%.
C.High-Tg Flexible Harze: Verwenden Sie Epoxy-Polyimid-Mischungen (TG ≥ 180 ° C, CTE 12–15 ppm/° C)-diese Widerstandsrisse während des thermischen Zyklus und erhalten die Flexibilität.


Ergebnis: Ein LED-Hersteller wechselte auf High-TG-Epoxidpolyimidharz, wodurch Harzdefekte von 22% auf 4% reduziert wurden.


3.. Gewährleistung der Lötmaske -Adhäsion
A. Aggressive Oberflächenbehandlung: Kombinieren Sie Körnchenstrahlung (RA 1,5 μm) mit Plasmareinigung (Sauerstoffplasma, 5 Minuten) - dies beseitigt das Restöl und aktiviert die Aluminiumoberfläche, wodurch die Lötmasken -Adhäsion um 80%erhöht wird.
B. aluminiumspezifische Lötmaske: Verwenden Sie UV-härtbare Lötmasken, die für Aluminium (z. B. DuPont PM-3300 Al) formuliert sind-diese enthalten Adhäsionspromotoren, die sich an Aluminiumoxid verbinden.
C.Optimale Dicke: Lötmaske bei 25–35 μm (2–3 Schichten) auftragen, um Löcher zu verhindern-mit UV-Licht (365 nm, 500 mj/cm²) zur vollen Vernetzung.


Ergebnis: Ein Telekommunikationslieferant, der aluminiumspezifische Lötmaske verwendet, reduzierte das Schälen von 18% auf 3%.


4. Optimierung der Aluminiumbearbeitung
A.Sharp -Werkzeug: Verwenden Sie Carbid -Bohrer (135 ° Punktwinkel) und ersetzen Sie sie nach 300 Löchern - dies reduziert die Burrs auf <50 & mgr; m.
b. kontrollierte Geschwindigkeit/Feed:
Bohrungen: 2.000–2.500 U/min, 0,1 mm/Drehzahlrate.
Routing: 1.500–2.000 U/min, 0,2 mm/Drehzahlrate.
C. VACUUM -Leuchten: Sichern Sie den Aluminiumkern während der Bearbeitung mit Vakuumsaugung - eliminiert die Vibration und verbessert die Lochausrichtung auf ± 30 μm.


Ergebnis: Ein Vertragshersteller, der Vakuum -Leuchten verwendet, erhöhte die Bearbeitungsrendite von 82% auf 98%.


5. Verbesserung der Zuverlässigkeit des Wärmefahrradfahrens

A.CTE-Matching: Verwenden Sie kupferbekleidetes Aluminium (CCA) anstelle von reinem Aluminium-CCA hat einen CTE von 18 ppm/° C (näher an Kupfer 17 ppm/° C) gegenüber dem 23 ppm/° C von Pure Aluminium. Dies reduziert die thermische Spannung zwischen Schichten um 40%.
B. Flexible dielektrische Integration: In den dielektrischen Stapel eine dünne Polyimidschicht (CTE 15 ppm/° C) in den Dielektrikum einbeziehen. Die Flexibilität absorbiert Expansions-/Kontraktionskräfte und schnitt die Rissraten von 22% auf 3% ab.
C. durch Design verstärkt: Verwenden Sie thermische VIAS (0,3–0,5 mm Durchmesser, Kupfergefüllt) um hochhitzige Komponenten (z. B. LEDs, Spannungsregulatoren). Raum-VIAS 2–3 mm auseinander, um einen Wärmeweg zu erzeugen, der durch Pull-Away um 60%reduziert wird.


Fallstudie: Ein EV -Lademodulhersteller, der auf CCA -Kerne und flexible Dielektrika umgestellt wurde. Das Überleben des Wärmezyklus stieg von 500 auf 1.500 Zyklen, und die Garantieansprüche sanken um 75%und retteten jährlich 300.000 USD.


Qualitätskontroll
Selbst bei der Prozessoptimierung sind strenge Tests von entscheidender Bedeutung, um Defekte zu fangen, bevor PCB -Kunden die Kunden erreichen. Im Folgenden finden Sie die wichtigsten Tests für 2-Schicht-Aluminiumbasis-PCBs sowie Pass-/Fail-Kriterien:

Testtyp
Zweck
Testmethode
Passkriterium
Bindungsstärketest
Überprüfen Sie die Haftung zwischen Aluminium und Dielektrikum
Pull-Test mit einer Kraftanzeige (10 mm/min-Geschwindigkeit)
Bindungsstärke ≥2,0 n/mm; Keine Delaminierung
Thermalleitfähigkeitstest
Wärmeübertragungseffizienz messen
Laser -Flash -Analyse (LFA)
Wärmeleitfähigkeit ≥ 1,5 W/m · k (nicht mehr als 20% unter Konstruktionsspezifikation)
Thermalradetest
Validieren Sie die Zuverlässigkeit unter Temperaturschwankungen
-40 ° C bis 125 ° C, 1.000 Zyklen (1 Stunde/Zyklus)
Keine Delaminierung, Risse oder elektrischer Kontinuitätsverlust
Lötmaske -Adhäsionstest
Lötmaske Haltbarkeit überprüfen
Cross-Hatch-Test (ASTM D3359) + Bandzug
Kein Schälen im Cross-Hatch-Gitter; ≥ 95% Adhäsionsretention
Elektrische Isolierungstest
Stellen Sie sicher, dass das Dielektrikum Kurzstrecken verhindert
500 V DC für 1 Minute (zwischen Aluminiumkern und Kupfer)
Leckstrom ≤ 10 μA; Kein Zusammenbruch


Best Practice: Für die Produktion mit hoher Volumen (10k+ Einheiten/Woche) testen Sie 1% jeder Charge. Erhöhen Sie bei kritischen Anwendungen (z. B. Automobil, medizinisch) die Probenahme auf 5%, um Feldfehler zu vermeiden.


Anwendung in der realen Welt: Überwindung der Herausforderungen in LED-BeleuchtungspCBs
Die LED-Beleuchtung ist der größte Markt für 2-layer-Aluminium-Basispcbs, was 45% der weltweiten MCPCB-Nachfrage (LEDINSIDE 2024) berücksichtigt. Ein führender LED-Hersteller stand mit seinen 2-layer-Aluminium-Basispcbs mit 2 layeren Aluminium-Basis-PCBs: Delaminierung (15%Defektrate), Harzblasen (12%) und Lötmaskenschälungen (8%). So haben sie sie gelöst:


1. Delaminierungslösung
A. Erplattierte chemische Reinigung mit Aluminiumoxid-Grit-Spreng von 80 Körnern (RA 1,8 μm), gefolgt von Ultraschallreinigung.
B. mit Silankupplungsmitteln (A -187) und optimiertes Laminierung zu Epoxidharz: 190 ° C, 350 psi, -95 kPa Vakuum.
C.Result: Die Delaminierung fiel auf 2%.


2. Lösung Harz sprudeln
A. hat einen trockenen Raum (RH <25%) für die Lagerung von Harz implementiert und einen Vakuumentgasungsschritt (-90 kPa, 30 Minuten) vor der Lamination hinzugefügt.
B. von Low-TG-Epoxid (TG 130 ° C) bis hohe TG-Epoxidpolyimid (TG 190 ° C).
C.Result: Blasen fielen auf 3%.


3. Lötmaske -Peeling -Lösung
A. verwendet Sauerstoffplasmareinigung (5 Minuten, 100 W) nach dem Grit -Sprengen, um die Aluminiumoberfläche zu aktivieren.
B. beruhte eine aluminiumspezifische UV-härtliche Lötmaske (DuPont PM-3300 Al), die in einer Dicke von 30 μm aufgetragen wurde.
C.


Endergebnis
Die A. -overall -Defektrate sank von 35% auf 6%.
Die Kosten für die Bilanz fielen um 1,20perpcb und sparen jährlich120.000 (100.000 Einheiten/Jahr).
Die Lebensdauer des C.Led -Fahrers erhöhte sich von 30.000 auf 50 km Stunden - die Sicherheitsstandards für kommerzielle Beleuchtung mit EN 62471.


Kosten-Nutzen-Analyse: Investitionen in die Prozessoptimierung
Viele Hersteller zögern, in Grit-Spreng, Hochtouren oder spezialisierte Tests zu investieren-über die Kosten im Voraus. Die langfristigen Einsparungen überwiegen jedoch bei weitem die anfänglichen Kosten. Unten finden Sie eine Kosten-Nutzen-Aufschlüsselung für eine 100-km-Einheit/Jahr 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCB-Produktionslinie:

Kostenkategorie
Vor der Optimierung (hohe Defekte)
Nach der Optimierung (niedrige Defekte)
Jährliche Einsparungen
Arbeit überarbeiten
(0,80/Einheit () 80k Gesamt)
(0,10/Einheit () 10K insgesamt)
$ 70k
Materialschrott
(1,50/Einheit () 150k insgesamt)
(0,30/Einheit () 30K insgesamt)
$ 120k
Garantieansprüche
(0,60/Einheit () 60 km insgesamt)
(0,05/Einheit () 5k Gesamt)
$ 55k
Prozessoptimierungskosten
$ 0
(0,20/Einheit () 20k insgesamt)
-$ 20k
Jahreseinsparungen
-
-
$ 225K


Schlüsselersicht: Die Prozessoptimierung zahlt sich in 2–3 Monaten für hochvolumige Linien aus. Für die Produktion mit niedrigem Volumen (10K-Einheiten/Jahr) sind die Einsparungen kleiner (22,5.000 USD/Jahr), aber dennoch Investitionen rechtfertigen-insbesondere für kritische Anwendungen wie Automobil oder medizinisch.


FAQs etwa 2-layer-Aluminium-Basis-Basis-PCB-Verarbeitung
F1: Was ist die beste Aluminiumlegierung für 2-layer-MCPCBS?
A: 6061 Aluminium ist der Industriestandard - es gleicht die thermische Leitfähigkeit (167 w/m · k), die Bearbeitbarkeit und die Kosten aus. Verwenden Sie für Hochtemperaturanwendungen (≥150 ° C) 5052 Aluminium (138 W/m · k), was eine bessere Korrosionsbeständigkeit aufweist. Vermeiden Sie reines Aluminium (1050 Legierung) - es ist zu weich und anfällig für Deformation.


F2: Kann 2-layer-Aluminium-Basis-PCBs Blei-freie Löten verwenden?
A: Ja-aber ein Blei-freier Lötmittel (z. B. Sn-Ag-Cu) hat einen höheren Schmelzpunkt (217 ° C) als ein Bleilot (183 ° C). Delaminierung zu verhindern:
Verwenden Sie einen Hoch-TG-Dielektrikum (TG ≥ 180 ° C), um Reflowtemperaturen zu widerstehen.
Während des Reflows die PCB langsam (2 ° C/s) vorheizen, um einen thermischen Schock zu vermeiden.


F3: Wie dick sollte die dielektrische Schicht für 2-Schicht-Aluminium-Basispcbs sein?
A: 0,1–0,3 mm ist ideal. Dünnere dielektrische (<0,1 mm) verringert die Isolationsresistenz (Risiko für Kurzschaltungen), während dickere dielektrische (> 0,3 mm) die thermische Leitfähigkeit um 30%senkt. Verwenden Sie für Hochspannungsanwendungen (≥500 V) 0,2–0,3 mm Dielektrikum, um IEC 60664 Isolationsstandards zu erfüllen.


F4: Was ist die maximale Leistungsdichte 2-layer-Aluminiumbasis-PCBs können verarbeiten?
A: Typischerweise 5–10 W/cm² - 3x höher als 1–2 W/cm²). Für höhere Leistung (10–20 W/cm²) thermische Vias oder einen Wärmekörper zum Aluminiumkern hinzufügen. Beispielsweise kann ein 2-Schicht-MCPCB mit einem 2-mm-Aluminiumkern und 0,2 mm Dielektrikum 8 W/cm² für LED-Anwendungen verarbeiten.


F5: Wie wähle ich zwischen Epoxid- und Polyimiddielektrikum für 2-Schicht-Aluminium-Basen-PCB?
A: Verwenden Sie das Epoxidwesen für kosten sensible, niedrige Temperaturanwendungen (≤ 125 ° C) wie Verbraucher-LEDs. Verwenden Sie Polyimid- oder Epoxy-Polyimid-Mischungen für Hochtemperaturen (≥150 ° C) oder harte Umweltanwendungen (Automobil, industriell), wobei Flexibilität und thermischer Widerstand kritisch sind.


Schlussfolgerung
2-layer-Aluminiumbasis-PCBs bieten eine unvergleichliche thermische Leistung für die Hochleistungselektronik-aber ihre einzigartige Struktur stellt technische Herausforderungen ein, die die Standard-FR4-Fertigung nicht angeht. Delaminierung, Harzfehler, Lötmaskenschälungen und thermische Fahrradfehler sind häufig, aber sie sind nicht unüberwindlich.


Durch die Investition in die Prozessoptimierung-GRIT-Sprengung für die Oberflächenvorbereitung, flexible Harze mit hohem TG, aluminiumspezifische Lötmasken und strenge Tests können die Fehlerquoten von 20% auf 5% oder niedriger senken. Die Vorabkosten dieser Verbesserungen werden schnell durch Einsparungen in Bezug auf Nacharbeit, Schrott und Garantieansprüche ausgeglichen.


Für Ingenieure und Produktteams besteht der Schlüssel darin, diese Herausforderungen nicht als Hindernisse zu betrachten, sondern als Möglichkeiten, zuverlässigere Produkte aufzubauen. Eine gut verarbeitete 2-Schicht-Aluminium-Basis-Basis-Leiterplatte löst nicht nur die Wärme besser auf-er dauert auch länger, funktioniert konsequent und erfüllt die strengen Standards von Branchen wie Automobilfunk, LED-Beleuchtung und industrielle Elektronik.


Als Nachfrage nach hoher Leistung wächst die miniaturisierte Elektronik und die Mastering von 2-Schicht-Aluminium-Basis-PCB-Verarbeitung wird noch kritischer. Mit den richtigen Lösungen und Qualitätskontrollmaßnahmen sind diese PCBs weiterhin die Auswahl für Anwendungen, bei denen das thermische Management und die Zuverlässigkeit nicht verhandelbar sind.

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