Alumínium nyomtatott áramkör (MCPCB) gyártó
Alumínium magú NYÁK gyártás és szerelés 1,0–5,0 W/mK hővezető képességgel. Prototípus 3 munkanapon belül, sorozatgyártás 2-3 hét alatt. Bergquist és Laird dielektrikumok UL 746E, IATF 16949, IPC-6012 Class 2/3 tanúsítvánnyal.
5,0 W/mK
Max. hővezető képesség
3 nap
Prototípus átfutás
100%
Hi-pot teszt
10 oz
Max. réz vastagság
Miért érdemes alumínium NYÁK-ot választani?
Az alumínium nyomtatott áramkör — más néven MCPCB (Metal Core Printed Circuit Board) — egy egyszerű, de kritikus problémát old meg: elvezeti a hőt a teljesítmény-alkatrészekről, mielőtt azok tönkremennének. A szabványos FR-4 hővezető képessége kb. 0,3 W/mK. Az alumínium szabványos dielektrikummal 1,0 W/mK-t ér el. Nagy teljesítményű dielektrikummal akár 5,0 W/mK is elérhető. Ez 3-17-szeres javulás.
De itt a csapda — és ez az a rész, amit a legtöbb útmutató nem említ — a dielektrikum hővezető képessége önmagában nem elegendő. A teljes hőellenállás függ a dielektrikum vastagságától, a kontaktfelülettől és a panel alatti konvekciótól. Egy 1,0 W/mK MCPCB 75 µm dielektrikummal felülmúlhat egy 3,0 W/mK MCPCB-t 200 µm dielektrikummal. Ezért végzünk szisztematikus hőtechnikai DFM elemzést a gyártás megkezdése előtt.
A drotigo-nál az elmúlt öt évben több mint 2 millió alumínium NYÁK-ot gyártottunk, elsősorban LED világításhoz, kapcsolóüzemű tápegységekhez és autóipari motorvezérlőkhöz. Ismerjük a finomságokat — például, hogy a fehér forrasztásgátló lakk 15-20%-kal növeli a fényvisszaverődést LED alkalmazásoknál, vagy hogy a reflow profilt módosítani kell, mert az alumínium gyorsabban nyeli el a hőt, mint az FR-4 a hűtési fázisban.
Kulcsfontosságú szabványhivatkozások: IPC-6012 a merev kártyák minősítési és teljesítmény-specifikációihoz, IPC-4101 a dielektrikum anyagokhoz, és UL 746E az MCPCB-kben dielektrikumként használt polimer anyagok elismeréséhez.
MCPCB képességeink részletesen
A hőtervezéstől a végső szerelésig minden lépést házon belül, tanúsított folyamatokkal végzünk.
Hőtervezés és DFM
Mérnöki csapatunk minden tervet elemez a hőelvezetés optimalizálása érdekében. Szimuláljuk a junction-to-case hőellenállásokat, validáljuk a dielektrikum és alumínium vastagságot, és javaslatot teszünk az alkatrészek elrendezésére.
Egyrétegű alumínium NYÁK gyártás
Egyrétegű alumínium NYÁK Bergquist MP-065 (1,0 W/mK) vagy Laird Tgard K-52 (2,2 W/mK) dielektrikummal. Alumínium vastagság 0,5–3,0 mm, réz 1–10 oz.
Kétoldalas és többrétegű MCPCB
Kétoldalas alumínium NYÁK szigetelt átvezetésekkel (via). A szigetelt via-k epoxigyanta bevonattal készülnek — ez az a részlet, ahol a gyártók 80%-a kudarcot vall. Mi uraljuk ezt a technológiát.
SMD szerelés alumínium alapon
SMD és THT alkatrészek beültetése alumínium NYÁK-ra speciális hőprofillal. Az SAC305 forrasztópaszta különleges profilt igényel — az alumínium szubsztrát gyorsabban elnyeli a hőt, mint az FR-4.
Hő- és elektromos tesztelés
Minden tétel átesik dielektrikum-ellenállási teszten (hi-pot) min. 500 VDC-vel az UL 746E szerint, 100%-os folytonossági teszten és tételenkénti hőellenállás-mérésen.
Gyors MCPCB prototípusgyártás
Működő alumínium prototípusok 3 munkanapon belül. Raktáron tartjuk a leggyakrabban használt Bergquist MP és Laird Tgard dielektrikumokat, ami kiküszöböli a beszerzési átfutási időt.
Műszaki specifikációk — alumínium NYÁK
Gyártási paramétereink az ipari szabványokkal összehasonlítva. Minden érték ellenőrizhető a kérésre elérhető képességi adatlapokon.
| Paraméter | Ipari szabvány | A mi képességünk |
|---|---|---|
| Dielektrikum hővezető képesség | 1,0 W/mK | 1,0 – 5,0 W/mK |
| Alumínium vastagság | 0,8 – 1,5 mm | 0,5 – 3,0 mm |
| Réz vastagság | 1 – 3 oz | 1 – 10 oz (35 – 350 µm) |
| Dielektrikum vastagság | 100 µm | 75 / 100 / 150 µm |
| Dielektrikum átütési szilárdság | 4 kV AC | 6 kV AC (UL 746E) |
| Minimális vezetékszélesség | 0,15 mm | 0,10 mm (4 mil) |
| Prototípus átfutás | 5-7 nap | 3 munkanap |
| Hi-pot teszt | Mintavételes | 100%, min. 500 VDC |
Az adatok IATF 16949 validált folyamatadatlapjainkon alapulnak. A szabványos értékek az IPC-4101 specifikációkból és a Bergquist / Laird gyártói adatlapokból származnak.
Mikor válasszuk az alumíniumot — és mikor ne?
Ezt a kérdést minden héten felteszik nekünk. A rövid válasz: az alumínium a teljesítményelektronika hőkezelési igényeinek 90%-át lefedi. De a maradék 10% tömör rezet vagy kerámiát igényel.
Alumínium (1,0-5,0 W/mK dielektrikum): LED világítás, kapcsolóüzemű tápegységek 500 W-ig, motorvezérlők, alacsony feszültségű inverterek. Ez az optimális ár/teljesítmény választás. Egy alumínium MCPCB 30-50%-kal olcsóbb, mint egy egyenértékű réz megoldás.
Tömör réz (400 W/mK alap): nagy sűrűségű DC-DC átalakítók (>50 W/cm³), RF teljesítmény, alkalmazások ahol a junction hőmérsékletnek 85°C alatt kell maradnia. A réz jobban vezeti a hőt, de 2-3-szor drágább és 3-szor nehezebb. És — fontos részlet — a réz megmunkálása nehezebb, ami növeli a V-scoring és marás költségeit.
Kerámia (AlN: 170-200 W/mK, Al₂O₃: 20-30 W/mK): IGBT modulok, nagyfrekvenciás alkalmazások, rendszerek ahol a polimer dielektrikum elfogadhatatlan. A kerámiának nincs polimer dielektrikum rétege — az áramkör közvetlenül a szubsztráton van. De az ár 5-10-szer magasabb, mint az alumíniumé, és a méretek korlátozottak (általában <100x100 mm).
Javaslatunk: kezdjen alumíniummal. Ha hőszimulációnk azt mutatja, hogy a junction hőmérséklet meghaladja a specifikációt a legjobb elérhető dielektrikummal (5,0 W/mK, 75 µm), akkor váltson rézre. A kerámia az utolsó lehetőség — olyan alkalmazásoknak fenntartva, ahol valóban nincs alternatíva. A JEDEC szabványok szerint a junction-to-ambient hőellenállásnak kompatibilisnek kell lennie a disszipált teljesítménnyel és a rendszer hőbudgetjével.
MCPCB gyártási folyamatunk
A DFM elemzéstől a szállításig minden lépés dokumentált és nyomon követhető az IATF 16949 tanúsított folyamataink szerint.
Hőtechnikai DFM elemzés
Mérnöki csapatunk megvizsgálja a Gerber fájlokat és a BOM-ot a hőkezelés validálásához. Ellenőrizzük a hőelvezető felületet, a nagy teljesítményű alkatrészek távolságát, és javasoljuk a dielektrikum és alumínium optimális vastagságát.
Alumínium szubsztrát gyártás
A 6061-T6 vagy 1100-H14 alumínium panel vágása, dielektrikum (Bergquist, Laird vagy megfelelő) felhordása, réz laminálás. A dielektrikum vastagsága közvetlenül szabályozza a hőellenállást — 75 µm, 100 µm és 150 µm változatokat kínálunk.
Áramkör kialakítás és fúrás
Réz áramkör maratás, via-k fúrása (kétoldalas változatnál gyantával szigetelve), valamint forrasztásgátló lakk (fehér vagy fekete) felhordása. A fehér forrasztásgátló lakk LED alkalmazásoknál szabványos — maximalizálja a fényvisszaverődést.
Felületkezelés
Ólommentes HASL (szabványos, költséghatékony), ENIG (fine-pitch alkatrészekhez és wire bondinghoz), vagy OSP (környezetbarát, egyszeri reflow szereléshez). Nagy megbízhatóságú alkalmazásokhoz ENIG-et ajánlunk 3-5 µm nikkel és 0,03-0,05 µm arany réteggel.
Szerelés és reflow
SAC305 forrasztópaszta felhordás stencillel, alkatrész-elhelyezés, reflow az alumínium szubsztráthoz adaptált hőprofillal. Az alumínium gyorsabban nyeli el a hőt, mint az FR-4 — a reflow profilunk hosszabb előmelegítési szakaszt tartalmaz az egyenletes nedvesítéshez.
Tesztelés és szállítás
100%-os elektromos folytonossági teszt, hi-pot teszt UL 746E szerint, AOI vizsgálat, tételenkénti hőellenállás-mérés. Antisztatikus csomagolás és DHL/FedEx szállítás teljes nyomon követhetőséggel.
Gyártási környezetünk
Alumínium NYÁK gyártásra és szerelésre dedikált gyártósorok, környezetvédelmi kontrollal és teljes anyag-nyomonkövethetőséggel.
Esettanulmány: nagy teljesítményű LED világítás — európai gyártó
Kihívás
Egy ipari LED világítás gyártónak havi 15 000 MCPCB panelre volt szüksége 200 W-os lámpákhoz. Előző beszállítójuk 1,0 W/mK dielektrikumot használt 150 µm vastagsággal — a Cree XLamp XM-L2 LED-ek junction hőmérséklete folyamatos üzemben meghaladta a 115°C-ot, ami 60%-ra csökkentette az élettartamot. Terepi visszaküldési arány: 3,2%.
Megoldás
Újraterveztük a rétegfelépítést: Bergquist HT-07002 (3,0 W/mK) dielektrikum 75 µm-ben, 1,5 mm 6061-T6 alumínium, 2 oz réz, fehér forrasztásgátló lakk a fényvisszaverődés maximalizálásához. Hőtechnikai DFM-ünk optimalizálta a LED-ek elrendezését is — a távolságot 8-ról 12 mm-re növeltük a nagyobb sűrűségű zónákban. A reflow profilt az alumínium szubsztráthoz igazítottuk.
Eredmények
Junction hőmérséklet 82°C-ra csökkent (–33°C az előző tervhez képest). Terepi visszaküldési arány 0,1%-ra esett 12 hónapos nyomon követés után. LED élettartam az L70 specifikáció 100%-ára emelkedett (50 000 óra). Darabár 18%-kal csökkent a rétegfelépítés optimalizálásának és a dedikált stancoló szerszámnak köszönhetően. Szállítási idő 2,5 hétre stabilizálódott.
Gyakori kérdések — alumínium NYÁK
Milyen hővezető képességet válasszak LED-es alumínium NYÁK-hoz?
Szabványos LED alkalmazásokhoz (sűrűség <0,5 W/cm²) az 1,0 W/mK dielektrikum (Bergquist MP-065) elegendő. Nagy teljesítményű, sűrű LED-ekhez (>1 W/cm², pl. COB vagy Cree XLamp mátrixok) 2,0-3,0 W/mK (Laird Tgard K-52 vagy Bergquist HT-07002) ajánlott. 3 W/cm² felett fontolja meg a tömör réz vagy kerámia szubsztrátot — az alumínium eléri hőtechnikai korlátait.
Mennyi a MOQ és az átfutási idő alumínium NYÁK-ra?
Prototípus MOQ: 5 darab, átfutás 3 munkanap. Sorozatgyártás MOQ: 100 darab, átfutás 2-3 hét. Az átfutási idők tartalmazzák a csupasz kártya gyártását + az SMD szerelést, ha szükséges. 5000 darab feletti szériáknál dedikált stancoló szerszámot kínálunk, ami 25-30%-kal csökkenti a darabárat.
Alumínium NYÁK vs FR-4: mikor válasszuk az MCPCB-t?
Válassza az alumíniumot, ha az alkatrész 1 W-nál többet disszipál és a junction hőmérsékletnek 125°C alatt kell maradnia. Az FR-4 hővezető képessége 0,3 W/mK — az alumínium 1,0 W/mK dielektrikummal már 3-szor jobb. 1 W alatti alkatrész-disszipációnál az FR-4 hő-via-kkal gazdaságosabb. Egyszerű szabály: ha FR-4-en számolt junction hőmérséklet meghaladja a 100°C-ot, váltson alumíniumra.
Milyen fájlokat kell biztosítani alumínium NYÁK árajánlathoz?
Gerber RS-274X (minden réteg), Excellon fúrófájl, BOM Excel vagy CSV formátumban, pick-and-place (Centroid fájl) a szereléshez. Adja meg a kívánt alumínium vastagságot (0,5-3,0 mm), réz súlyt (1-10 oz) és a dielektrikum hővezető képességét. Ha nem biztos a dielektrikumban, küldje el az alkatrészenkénti disszipált teljesítményt — mi javaslatot teszünk.
Lehetséges átmenő via kétoldalas alumínium NYÁK-on?
Igen, de ez speciális eljárást igényel. A via-kat epoxigyanta bevonattal kell szigetelni az alumínium magtól — különben közvetlen rövidzárlatot hoz létre a két rézréteg között az alumíniumon keresztül. Ez kb. 15%-kal növeli a kártya költségét, és olyan gyártót igényel, aki uralja a gyanta leválasztást a via-kban.
Az alumínium NYÁK rendelkezik UL tanúsítvánnyal?
Az általunk használt dielektrikumok (Bergquist MP, Laird Tgard) UL 746E és UL 94V-0 tanúsítvánnyal rendelkeznek. Az UL fájlszám minden megrendelési visszaigazoláson nyomon követhető. Autóipari alkalmazásokhoz PPAP dokumentációt biztosítunk tételenkénti hi-pot teszteredményekkel, IATF 16949 megfelelőséggel.
Milyen alumínium vastagságot válasszak az alkalmazásomhoz?
0,5 mm: könnyű alkalmazások (LED jelzők, háttérvilágítás). 1,0 mm: általános LED világítás szabvány (panelek, downlightek). 1,5 mm: kapcsolóüzemű tápegységek, nagy teljesítményű LED driverek. 2,0-3,0 mm: inverterek, motorvezérlők, teljesítmény DC-DC átalakítók. Minél vastagabb az alumínium, annál jobb a hőelvezetés — de nő az anyagköltség és a mechanikai megmunkálás ideje is.
Kapcsolódó szolgáltatások
Kiegészítő képességeink a projektjéhez, a csupasz kártya gyártásától a teljes szerelésig.
Gyors NYÁK gyártás
Csupasz NYÁK gyorsított átfutással, DFM felülvizsgálattal és elektromos teszttervvel. Ideális kiegészítő az MCPCB prototípusokhoz.
TovábbKis szériás NYÁK szerelés
SMD/THT szerelés kis tételekben, 5 darabtól, alumínium és FR-4 szubsztrátra egyaránt.
TovábbKábelkonfekcionálás
Kábelek és csatlakozók az MCPCB kártyák és a rendszer többi része közötti összeköttetéshez. Teljes board-to-board integráció.
TovábbForrasztás
Az alumínium szubsztrátokra specializált reflow profilok elsajátítása — az a részlet, ami meghatározza a forrasztási kötés megbízhatóságát.
TovábbKészen áll az MCPCB projekt elindítására?
Küldje el Gerber fájljait és BOM-ját. Mérnöki csapatunk elemzi a hőtechnikai tervet, és 24 órán belül részletes árajánlatot küld — az optimális dielektrikumra vonatkozó javaslattal együtt.
Ingyenes ajánlatkérés