Aluminium vs. Standard-Leiterplatten

Bei der Leiterplattenherstellung zählt jedes Material. Leiterplatten mit Aluminiumkernen (Aluminiumleiterplatten) haben andere Eigenschaften als Leiterplatten ohne Metallträger (Standardleiterplatten). Diese beiden beliebten Platinentypen versorgen eine Vielzahl von kommerzieller und Unterhaltungselektronik. Passt eine Aluminium- oder Standard-Leiterplatte am besten zu Ihrem Projekt? Die Antwort hängt von Ihrer beabsichtigten Anwendung ab.

Was sind Standard-Leiterplatten?

Standard-Leiterplatten verwenden ein Dielektrikum und Kupfer, da ihr prominentestes Metall aus verschiedenen Materialschichten besteht. Sie verfügen über ein Substrat oder eine Basis aus Glasfaser, Polymeren, Keramik oder einem anderen nichtmetallischen Kern. Viele dieser PCBs verwenden FR-4 als Substrat. Dieses Glasfasermaterial hat einen relativ erschwinglichen Preis und eine mäßige Haltbarkeit. Zusätzliche Kupferschichten, Lötmasken und Siebdruck machen die Platine leitfähig und umreißen die Positionen der Komponenten. Diese Schichten können auf einer Seite der Basis, auf beiden Seiten oder in einem mehrschichtigen Stapel erscheinen.

Sie finden Standard-Leiterplatten, die in einer nahezu unendlichen Anzahl von Anwendungen verwendet werden. Ihre Fähigkeiten hängen von ihren Materialien und ihrer Konstruktion ab, sodass sie sowohl Low-End- als auch High-End-Elektronik mit Strom versorgen. Einseitige Leiterplatten kommen in weniger komplizierten Geräten wie Taschenrechnern vor, während mehrschichtige Leiterplatten das Potenzial haben, Weltraumausrüstung und Supercomputer zu unterstützen.

Vor- und Nachteile von Standard-Leiterplatten

Standard-Leiterplatten sind abgerundet und anpassungsfähig. Sie haben mehrere Substratoptionen, die den Preis und die Haltbarkeit der Platte bestimmen. Wenn Sie ein geringes Budget und einen Zweck mit geringer Intensität haben, können Sie sich für kostengünstiges Fiberglas entscheiden. Andererseits können Sie mehr in ein stärkeres Basismaterial investieren, das höheren Belastungen standhält. Hochfrequenzsubstrate und flexible Substrate eignen sich für Spezialanwendungen.

FR4-Leiterplatten erfordern jedoch zusätzliche Komponenten, um Hochtemperaturanwendungen standzuhalten. Nichtmetallische Substrate haben keine Wärmeleitfähigkeit, also müssen Sie ein Material hinzufügen, das dies tut. Wenn Ihr Gerät ein Hochleistungs- oder High-Density-Design hat, werden die Schaltkreise anfällig für Stress und Beschädigungen. Sie müssen Kühlkörper, kupfergefüllte Durchkontaktierungen oder Zwangsbelüftung hinzufügen, um die Wärme von den Schaltkreisen wegzuleiten.

Was sind Aluminiumleiterplatten?

Eine Aluminium-Leiterplatte hat ein ähnliches Layout wie jede andere Leiterplatte. Es hat eine Schicht oder Schichten aus Kupfer, Lötstopplack und Siebdruck darüber geschichtet. Anstelle eines Glasfaser- oder Kunststoffsubstrats hat eine Aluminiumleiterplatte jedoch ein Metallsubstrat. Diese Basis enthält hauptsächlich eine Kombination aus Aluminium. Der Metallkern kann vollständig aus Metall bestehen oder eine Kombination aus Glasfaser und Aluminium aufweisen. Aluminium-Leiterplatten sind typischerweise einseitig, können aber auch doppelseitig sein. Mehrschichtige Aluminium-Leiterplatten sind sehr schwierig herzustellen.

Aluminiumplatinen werden am häufigsten in der LED- und Leistungsumwandlungselektronik verwendet. Das intensive Licht, das von LEDs erzeugt wird, erzeugt ein hohes Maß an Wärme, die Aluminium von den Komponenten wegleitet. Eine Aluminiumplatine verlängert die Lebensdauer eines LED-Geräts und sorgt für mehr Stabilität. Sie finden Aluminiumsubstrate in Straßenlaternen, Ampeln und Haushaltsbeleuchtung. Sie ermöglichen Leistungswandlern, Ströme zu ändern und die Elektronik zu regeln. Entwickler in vielen anderen Branchen finden ebenfalls Verwendung in Aluminium-Leiterplatten, aber sie implementieren sie nicht so oft.

Vor- und Nachteile der Verwendung eines Aluminiumsubstrats

Aluminiumplatinen sind eine der wärmeleitfähigsten PCB-Optionen. Sie halten so viel Wärme wie möglich von lebenswichtigen Komponenten fern, um eine minimale Beschädigung des Schaltkreises zu gewährleisten. Dank ihrer hohen Wärmetoleranz können sie Schaltungen mit höherer Dichte und größeren Leistungspegeln handhaben. Aus Aluminiumlegierungen hergestellte Substrate haben eine hohe physikalische Beständigkeit, die das Bruchrisiko verringert. Im Vergleich zu anderen Metallen hat Aluminium neben angemessenen Kosten eine geringere Umweltbelastung.

Andererseits haben Aluminium-Leiterplatten eher Nischenanwendungen als Standardplatinen. Sie kosten zwar weniger als das Hinzufügen von Leitern zu einer Kupferplatine, sind aber teurer als Standard-Leiterplatten ohne diese Komponenten. Die Investition in einen Aluminiumkern zahlt sich möglicherweise nicht aus, wenn Ihre Anwendung keine hohen Temperaturen beinhaltet. Wenn Sie vorhaben, eine Flex-Schaltung zu erstellen, kann sich eine Aluminium-Flex-Leiterplatte nur in ihre Ausgangsposition biegen. Es biegt sich, um in kleinere Elektronikgeräte zu passen, hält aber der Vibrationsbelastung nicht stand.

Welche Art von leitfähiger Schicht eignet sich am besten für mein Projekt?

Sie müssen zahlreiche Faktoren berücksichtigen, wenn Sie sich für das Substrat Ihrer Platte entscheiden. Im Allgemeinen eignen sich Leiterplatten mit Aluminiumkern für Anwendungen mit hohen Anforderungen an die Wärmeableitung. Ihre Eigenschaften ermöglichen Designs mit höherer Leistung und höherer Dichte als Standard-Leiterplatten. Ersteller mit geringerem Budget oder Spezialanwendungen können jedoch mehr von Platinen mit nichtmetallischen Substraten profitieren. Beispielsweise verarbeitet eine Flex-Schaltung mit einem Polymersubstrat Vibrationen effektiver als eine Flex-Aluminium-Schaltung. Wenn Sie weitere Hilfe bei der Auswahl eines Substrats benötigen, wenden Sie sich noch heute an die Experten von MCL. Sehen Sie sich auch die Unterschiede zwischen Keramik-PCB, FR-4-Platinen und MCPCB an.