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PCB de base de alumínio de 2 camadas 2025: 3 desafios técnicos principais + soluções (Tabela de QC de processo completo)

2025-10-15

Últimas notícias da empresa sobre PCB de base de alumínio de 2 camadas 2025: 3 desafios técnicos principais + soluções (Tabela de QC de processo completo)

Imagens antroizadas pelo cliente

No setor de eletrônica de alta potência, os PCBs com base de alumínio de 2 camadas tornaram-se "componentes essenciais" para iluminação LED, módulos de potência EV e controladores de potência industrial, graças às suas excelentes capacidades de dissipação de calor. De acordo com um relatório da Grand View Research, o tamanho do mercado global de PCBs à base de alumínio atingiu US$ 1,8 bilhão em 2023, com PCBs à base de alumínio de 2 camadas representando 35% e crescendo a uma taxa anual de mais de 25%. No entanto, seu rendimento de fabricação tem sido inferior ao dos PCBs FR4 tradicionais (rendimento médio de 75% vs. 90% para FR4), com gargalos principais residindo em três desafios técnicos: compatibilidade entre a base de alumínio e a camada dielétrica, estabilidade térmica de resinas e adesão de máscaras de solda. Esses problemas não apenas aumentam os custos de produção, mas também aumentam o risco de falha do equipamento devido ao superaquecimento e curtos-circuitos – por exemplo, uma montadora certa vez enfrentou um recall de milhares de veículos depois que a delaminação da PCB com base de alumínio de 2 camadas causou mau funcionamento do módulo de energia EV.


Este artigo analisará profundamente os principais pontos técnicos na fabricação de PCBs com base de alumínio de 2 camadas, fornecerá soluções viáveis ​​​​com base nas melhores práticas do setor e incluirá uma tabela de processo de inspeção de qualidade para ajudar os fabricantes a melhorar os rendimentos e reduzir os riscos.


Principais conclusões
1. Controle de qualidade de ligação: A adoção de prensagem a quente a vácuo (temperatura 170-180 ℃, pressão 30-40kg/cm²) combinada com tratamento de superfície de plasma pode reduzir a taxa de delaminação entre a base de alumínio e a camada dielétrica para abaixo de 0,5%, excedendo em muito a taxa de delaminação da prensagem a quente tradicional (3,5-5,0%).
2. Critérios de seleção de resina: Para cenários de potência média a alta (por exemplo, LEDs de faróis automotivos), priorize resinas epóxi preenchidas com cerâmica (condutividade térmica 1,2-2,5 W/mK); para cenários de alta temperatura (por exemplo, fornos industriais), selecione resinas de poliimida (resistência à temperatura de 250-300°C) para evitar rachaduras durante o ciclo térmico.
3. Prevenção de defeitos da máscara de solda: A superfície da base de alumínio deve passar por tratamento de "desengorduramento → decapagem → anodização". A adesão deve atingir o Grau 5B (sem descascamento) em testes de corte transversal, e o diâmetro do furo detectado pelo AOI deve ser <0,1 mm, o que pode reduzir o risco de curto-circuito em 90%.
4. Inspeção de qualidade de processo completo: Os itens de inspeção obrigatórios incluem detecção ultrassônica de falhas (após laminação), teste de condutividade térmica de flash a laser (após a cura da resina) e teste de sonda voadora (para vias acabadas). A conformidade com os padrões IPC pode aumentar os rendimentos para mais de 88%.


3 principais desafios técnicos na fabricação de PCB com base de alumínio de 2 camadas
A singularidade estrutural dos PCBs com base de alumínio de 2 camadas (substrato de alumínio + camada dielétrica + folha de cobre de camada dupla) torna seu processo de fabricação muito mais complexo do que o dos PCBs FR4. A inerente “lacuna de compatibilidade” entre as propriedades metálicas do alumínio e a natureza não metálica das camadas dielétricas e das máscaras de solda significa que mesmo pequenos desvios do processo podem levar a defeitos fatais.


Desafio 1: Falha na ligação entre a base de alumínio e a camada dielétrica (delaminação, bolhas)
A ligação é o "primeiro obstáculo crítico" na fabricação de PCB com base de alumínio de 2 camadas, e a força de ligação entre a base de alumínio e a camada dielétrica determina diretamente a confiabilidade a longo prazo do PCB. No entanto, as propriedades químicas do alumínio e o controle inadequado do processo muitas vezes levam à falha da ligação.


Causas Raiz: Diferenças Materiais e Desvios de Processo
1. Filme de óxido na superfície de alumínio dificulta a ligação: O alumínio forma rapidamente um filme de óxido de Al₂O₃ de 2-5 nm de espessura no ar. Este filme é inerte e não pode reagir quimicamente com a resina da camada dielétrica, resultando em resistência de ligação insuficiente. Se não for completamente removido antes do processamento, o filme de óxido se separará da camada dielétrica durante o ciclo térmico (por exemplo, -40°C~125°C), causando delaminação.
2. Incompatibilidade de CTE gera estresse térmico: O coeficiente de expansão térmica (CTE) do alumínio é de 23 ppm/℃, enquanto o das camadas dielétricas comuns (por exemplo, resina epóxi) é de apenas 15 ppm/℃ – uma diferença de 53%. Quando o PCB sofre flutuações de temperatura, a base de alumínio e a camada dielétrica se expandem e contraem em diferentes graus, gerando tensão de ruptura ao longo do tempo que causa rachaduras na camada de ligação.
3. Parâmetros de laminação não controlados introduzem defeitos: Na prensagem a quente tradicional, flutuações de temperatura (acima de ± 5 ℃) ou pressão irregular levam ao fluxo irregular da resina da camada dielétrica - pressão local insuficiente deixa bolhas de ar, enquanto a temperatura excessiva causa cura excessiva da resina (tornando-a quebradiça e reduzindo a resistência da colagem).


Impactos: Da Falha Funcional aos Riscos de Segurança
1. Colapso do desempenho do isolamento: Lacunas na camada dielétrica após a delaminação causam falha elétrica (especialmente em cenários de alta tensão como inversores EV), levando a curtos-circuitos e queima do equipamento.
2.Falha de dissipação de calor: A função principal da base de alumínio é a condução de calor. A delaminação causa um aumento acentuado na resistência térmica (de 0,5°C/W para mais de 5°C/W) e componentes de alta potência (por exemplo, LEDs de 20W) queimam devido à fraca dissipação de calor, reduzindo sua vida útil de 50.000 horas para 10.000 horas.
3. Perdas de retrabalho em massa: Um fabricante de LED certa vez experimentou uma taxa de delaminação de 4,8% com a prensagem a quente tradicional, resultando no desmantelamento de 5.000 PCBs de base de alumínio de 2 camadas e perdas diretas superiores a US$ 30.000.


Métodos de detecção de defeitos
a. Detecção ultrassônica de falhas: O uso de uma sonda de alta frequência de 20-50 MHz pode detectar delaminação ou bolhas maiores que 0,1 mm, em conformidade com o padrão IPC-A-600G 2.4.3.
b.Teste de tração: De acordo com o padrão IPC-TM-650 2.4.9, a resistência de ligação deve ser ≥1,5kg/cm (força de descascamento entre a folha de cobre e a base de alumínio); valores abaixo disso são considerados não qualificados.
c.Teste de Choque Térmico: Nenhuma delaminação ou rachadura após 100 ciclos de -40°C~125°C é considerada qualificada; caso contrário, o processo de colagem precisa de otimização.


Comparação de desempenho de diferentes processos de colagem

Processo de colagem Faixa de temperatura (℃) Faixa de pressão (kg/cm²) Tempo de processamento (min) Taxa de delaminação (%) Taxa de aprovação de choque térmico (100 ciclos) Cenário de Aplicação
Colagem tradicional por prensagem a quente 160-170 25-30 15-20 3,5-5,0 75-80% LEDs consumidores de baixa potência (por exemplo, luzes indicadoras)
Colagem por prensagem a quente a vácuo 170-180 30-40 20-25 0,3-0,8 98-99% Fontes de alimentação EV de alta potência, luzes de rua LED
Prensa a quente a vácuo + tratamento com plasma 170-180 30-40 25-30 0,1-0,3 Mais de 99,5% Cenários de alta confiabilidade (militar, aeroespacial)


Desafio 2: Defeitos de ciclagem térmica causados ​​por desempenho insuficiente da resina (rachaduras, bolhas)
A resina atua como "ponte de condução de calor" e "adesivo estrutural" em PCBs com base de alumínio de 2 camadas. Porém, se sua estabilidade térmica e fluidez não corresponderem ao cenário de aplicação, ocorrerão defeitos fatais durante o processamento ou uso.


Causas Raiz: Seleção Incorreta de Resina e Processo de Cura Inadequado
1. Incompatibilidade entre a condutividade térmica da resina e o cenário: O uso de resinas cerâmicas de alto custo para cenários de baixa potência aumenta os custos, enquanto o uso de resinas epóxi comuns (condutividade térmica 0,3-0,8 W/mK) para cenários de alta potência (por exemplo, módulos de carregamento de EV) causa acúmulo de calor. A resina permanece em estado de alta temperatura (>150°C) por muito tempo, levando à carbonização e rachaduras.


2. Projeto de curva de cura irracional: A cura da resina requer três estágios - "aquecimento → temperatura constante → resfriamento":
a.Taxa de aquecimento excessivamente rápida (>5℃/min) evita que componentes voláteis da resina escapem com o tempo (formando bolhas);
b.Tempo de temperatura constante insuficiente (<15min) resulta em cura incompleta (baixa dureza da resina, propensa a desgaste);
c. Taxa de resfriamento excessivamente rápida (>10°C/min) gera tensão interna, causando rachaduras na resina.


3. Má compatibilidade entre resina e base de alumínio: Algumas resinas (por exemplo, resinas fenólicas comuns) têm baixa adesão à base de alumínio e tendem a "separação de interface" após a cura. Em ambientes úmidos (por exemplo, LEDs externos), a umidade penetra na interface, acelerando o envelhecimento da resina.


Impactos: degradação do desempenho e redução da vida útil
a.Falha na condução de calor: Um fabricante de EV usou uma vez resina epóxi comum (condutividade térmica 0,6 W/mK) para fazer PCBs de energia, fazendo com que a temperatura operacional do módulo atingisse 140°C (excedendo o limite de projeto de 120°C) e a eficiência de carregamento caísse de 95% para 88%.
b.Curtos-circuitos causados ​​por rachaduras na resina: A resina rachada expõe os circuitos da folha de cobre. Na presença de água condensada ou poeira, isso provoca curtos-circuitos entre circuitos adjacentes, levando à paralisação do equipamento (por exemplo, desligamento repentino de controladores industriais).
d. Flutuações na qualidade do lote: Parâmetros de cura não controlados causam uma diferença de 15% na dureza da resina (testada com um testador de dureza Shore) dentro do mesmo lote. Alguns PCBs quebram durante a instalação devido à resina excessivamente macia.


Comparação de desempenho de diferentes resinas (parâmetros principais)

Tipo de resina Condutividade Térmica (W/mK) Estabilidade de ciclagem térmica (-40°C~125°C, 1000 ciclos) Resistência máxima à temperatura (℃) Resistência Dielétrica (kV/mm) Custo relativo Cenário de Aplicação
Resina Epóxi Comum 0,3-0,8 Taxa de rachadura de 15-20% 120-150 15-20 1,0 Indicadores LED de baixa potência, pequenos sensores
Resina Epóxi Cheia de Cerâmica 1,2-2,5 Taxa de rachadura de 3-5% 180-200 20-25 2,5-3,0 LEDs para faróis automotivos, módulos EV de baixa tensão
Resina Epóxi Modificada com Silicone 0,8-1,2 Taxa de rachadura de 2-4% 160-180 18-22 2,0-2,2 Telas LED externas (resistência à umidade)
Resina de poliimida 0,8-1,5 Taxa de rachadura de 1-2% 250-300 25-30 4,0-5,0 Sensores de forno industrial, equipamento militar


Pontos-chave para otimização do processo de cura de resina
a.Taxa de aquecimento: Controlada a 2-3℃/min para evitar que componentes voláteis fervam e formem bolhas.
b.Temperatura/tempo constante: 150°C/20min para resina epóxi comum, 170°C/25min para resina com enchimento de cerâmica e 200°C/30min para poliimida.
c.Taxa de resfriamento: ≤5℃/min. O resfriamento em estágios (por exemplo, 150°C→120°C→80°C, com isolamento de 10 minutos em cada estágio) pode ser usado para reduzir o estresse interno.


Desafio 3: Falha na adesão da máscara de solda e defeitos superficiais (descamação, furos)
A máscara de solda serve como "camada protetora" de PCBs com base de alumínio de 2 camadas, responsável pelo isolamento, resistência à corrosão e prevenção de danos mecânicos. No entanto, a suavidade e a inércia química da superfície da base de alumínio dificultam a adesão da máscara de solda, levando a vários defeitos.


Causas Raiz: Tratamento de Superfície Insuficiente e Defeitos no Processo de Revestimento
1. Limpeza incompleta da superfície da base de alumínio: Durante o processamento, a superfície da base de alumínio retém facilmente óleo (fluido de corte, impressões digitais) ou incrustações de óxido. A resina da máscara de solda não consegue aderir firmemente à base de alumínio e tende a descascar após a cura.
2.Processo de tratamento de superfície inadequado: A limpeza química convencional apenas remove o óleo da superfície, mas não pode eliminar a película de óxido (Al₂O₃). A adesão entre a máscara de solda e a base de alumínio atinge apenas o Grau 3B (conforme Norma ISO 2409, com descolamento das bordas). Camadas anodizadas não seladas retêm os poros e a resina da máscara de solda penetra nesses poros durante o revestimento, formando furos.
3. Parâmetros de revestimento não controlados: Durante a impressão da tela, a pressão irregular do rodo (por exemplo, pressão insuficiente na borda) causa espessura irregular da máscara de solda (espessura local <15 μm) e áreas finas são propensas a quebrar. A temperatura de secagem excessivamente alta (>120°C) causa a cura prematura da superfície da máscara de solda, retendo solventes em seu interior e formando bolhas.


Impactos: Confiabilidade reduzida e riscos de segurança
a.Falha no circuito devido à corrosão: Após a remoção da máscara de solda, a base de alumínio e a folha de cobre ficam expostas ao ar. Em cenários externos (por exemplo, PCBs de iluminação pública), a água da chuva e a névoa salina causam corrosão, aumentando a resistência do circuito e reduzindo o brilho do LED em mais de 30%.
b.Curtos-circuitos causados ​​por furos: Furos maiores que 0,1 mm tornam-se "canais condutores". Poeira ou detritos de metal que entram nesses orifícios causam curtos-circuitos entre juntas de solda adjacentes - por exemplo, curtos-circuitos em PCBs EV provocam queima de fusíveis.
c.Rejeição do cliente devido à má aparência: Máscaras de solda irregulares e bolhas afetam a aparência do PCB. Certa vez, um fabricante de eletrônicos de consumo rejeitou 3.000 PCBs com base de alumínio de 2 camadas devido a esse problema, com custos de retrabalho superiores a US$ 22.000.


Comparação de desempenho de processos de tratamento de superfície à base de alumínio

Processo de tratamento de superfície Etapas principais Tempo de processamento (min) Grau de adesão (ISO 2409) Resistência à névoa salina (500h, taxa de ferrugem) Rugosidade da superfície (Ra, μm) Custo relativo
Limpeza Química Convencional Desengorduramento → Decapagem → Lavagem com Água 10-15 3B-4B (descascamento de borda) 8-10% 0,2-0,3 1,0
Passivação Química Desengorduramento → Decapagem → Passivação (Cromato) → Lavagem com Água 15-20 2B-3B (pequeno peeling) 3-5% 0,3-0,4 1,8
Anodização (Selado) Desengorduramento → Anodização → Vedação (Sal de Níquel) → Lavagem com Água 25-30 5B (sem descascar) <1% 0,8-1,0 3.5
Limpeza Plasma + Anodização Limpeza Plasma → Anodização → Vedação 30-35 5B+ (excede a adesão padrão) <0,5% 1,0-1,2 4.2


Pontos-chave para otimização do processo de revestimento com máscara de solda
a.Seleção da tela: Use telas de poliéster de malha 300-400 para garantir uma espessura uniforme da máscara de solda (20-30μm).
b.Parâmetros do rodo: Pressão 5-8kg, ângulo 45-60°, velocidade 30-50mm/s para evitar falta de impressões ou espessura irregular.
c.Secagem e cura: Secagem em dois estágios - 80°C/15min (pré-secagem para remover solventes) e 150°C/30min (cura completa) para evitar a formação de bolhas.


Fabricação de PCB com base de alumínio de 2 camadas: soluções confiáveis ​​e práticas recomendadas
Para enfrentar os três desafios acima, os principais fabricantes da indústria aumentaram o rendimento de PCBs à base de alumínio de 2 camadas de 75% para mais de 88% por meio de "otimização de processos + atualização de equipamentos + melhoria de inspeção de qualidade". Abaixo estão soluções validadas e acionáveis.


Solução 1: Processo de colagem de precisão – Resolvendo problemas de delaminação e bolhas
Ideia central: eliminar filmes de óxido + controlar com precisão os parâmetros de prensagem a quente

1. Pré-tratamento de superfície de base de alumínio: limpeza de plasma
Use um limpador de plasma atmosférico (potência 500-800W, gás: argônio + oxigênio) para limpar a superfície da base de alumínio por 30-60s. O plasma quebra o filme de óxido (Al₂O₃) e forma grupos ativos hidroxila (-OH), aumentando a força de ligação química entre a resina da camada dielétrica e a base de alumínio em mais de 40%. Testes realizados por um fabricante de PCB EV mostraram que após o tratamento com plasma, a força de tração de ligação aumentou de 1,2kg/cm para 2,0kg/cm, excedendo em muito os padrões IPC.


2. Equipamento de laminação: Prensa a quente a vácuo + Monitoramento em tempo real Selecione uma prensa a quente a vácuo com um sistema de controle de temperatura PID (grau de vácuo ≤-0,095 MPa) para alcançar:
a.Controle de temperatura: Flutuação ±2℃ (por exemplo, a temperatura de laminação para resina com enchimento de cerâmica é 175℃, com desvio real ≤±1℃);
b.Controle de pressão: Precisão ±1kg/cm², com ajuste de pressão zoneado (pressão de borda 5% maior que a pressão central) para evitar fluxo irregular da camada dielétrica;
c.Controle de tempo: Defina de acordo com o tipo de resina (por exemplo, tempo de laminação de 30 minutos para resina de poliimida) para evitar cura insuficiente ou excessiva.


3. Inspeção pós-colagem: 100% de detecção ultrassônica de falhas
Imediatamente após a laminação, faça a varredura com uma sonda ultrassônica de 20 MHz para detectar delaminação e bolhas. Marcar PCBs com bolhas ≥0,2mm de diâmetro ou delaminação ≥1mm de comprimento como não qualificados e retrabalhá-los (tratamento de re-plasma + laminação), com rendimento de retrabalho superior a 90%.


Caso de aplicação
Depois de adotar a solução "limpeza de plasma + prensagem a quente a vácuo", um fabricante de iluminação pública LED reduziu a taxa de delaminação de PCBs com base de alumínio de 2 camadas de 4,5% para 0,3%. A temperatura operacional dos módulos de iluminação pública caiu de 135°C para 110°C, a vida útil foi estendida de 30.000 horas para 50.000 horas e os custos pós-venda diminuíram 60%.


Solução 2: Seleção de resina e otimização de cura – Resolvendo fissuras e condutividade térmica insuficiente
Ideia Central: Combinar Resinas com Cenários + Curvas de Cura Digital
1.Guia de seleção de resina (por potência/ambiente)
a.Baixa potência (<5W): Resina epóxi comum (baixo custo, por exemplo, resina de grau FR-4) para sensores internos e pequenos LEDs.
b. Potência Média (5-20 W): Resina epóxi com enchimento cerâmico (por exemplo, resina contendo 60% de alumina, condutividade térmica 2,0 W/mK) para faróis automotivos e luminárias de teto LED domésticas.
c.Alta potência (>20W): resina epóxi modificada com silicone (boa resistência ao choque térmico) ou resina de poliimida (resistência a altas temperaturas) para módulos de carregamento de EV e controladores de energia industriais.
d. Ambientes de alta temperatura (> 180 ℃): Resina de poliimida (resistência à temperatura 300 ℃) para equipamentos militares e aeroespaciais.


2. Controle digital do processo de cura Use um forno de cura com um sistema de controle PLC e pré-ajuste "curvas de cura personalizadas". Por exemplo, a curva para resina epóxi com carga cerâmica é:
a.Estágio de aquecimento: 2℃/min, da temperatura ambiente a 170℃ (65min);
b.Estágio de temperatura constante: 170°C por 25min (para garantir a cura completa da resina);
c.Estágio de resfriamento: 3°C/min, de 170°C a 80°C (30min), depois resfriamento natural até a temperatura ambiente.
O controle digital reduz a variação de dureza da resina dentro do mesmo lote para ±3% (testado com um durômetro Shore D), muito melhor do que ±10% dos fornos de cura tradicionais.


3. Verificação do desempenho da resina: Teste de resistência térmica
Após a cura, faça uma amostragem aleatória e realize testes de condutividade térmica de flash a laser (de acordo com a norma ASTM E1461) para garantir um desvio de condutividade térmica ≤±10%. Realize testes de resistência térmica simultaneamente (de acordo com a norma IPC-TM-650 2.6.2.1) — por exemplo, a resistência térmica de PCBs de energia EV deve ser ≤0,8℃/W; caso contrário, ajuste a proporção de resina ou os parâmetros de cura.


Caso de aplicação
Um fabricante de EV usou originalmente resina epóxi comum (condutividade térmica 0,6 W/mK) para fazer PCBs de módulo de carregamento, resultando em uma temperatura de módulo de 140°C. Depois de mudar para resina epóxi preenchida com cerâmica (condutividade térmica 2,2 W/mK) e otimizar a curva de cura, a temperatura do módulo caiu para 115°C e a eficiência de carregamento recuperou de 88% para 95%, atendendo aos requisitos de carregamento rápido.


Solução 3: Otimização da adesão da máscara de solda – Resolvendo problemas de descascamento e furos
Ideia Central: Tratamento de Superfície de Precisão + Detecção de Defeitos em Processo Completo
1. Tratamento de superfície com base de alumínio em três etapasPara cenários de alta confiabilidade (por exemplo, EVs, militares), adote o processo de três etapas "limpeza de plasma → anodização → vedação":
a.Limpeza Plasmática: Remover películas de óxido e óleo (30s, argônio + oxigênio);
b.Anodização: Eletrolisar em solução de ácido sulfúrico (densidade de corrente 1,5A/dm², 20min) para formar um filme de óxido de 10-15μm de espessura (estrutura porosa para aumentar a adesão);
c.Selagem: Selagem com sal de níquel (80°C, 15min) para bloquear os poros do filme de óxido e evitar que a resina da máscara de solda penetre e forme furos.
Após o tratamento, a rugosidade da superfície da base de alumínio atinge Ra 1,0μm, a adesão da máscara de solda atinge o Grau 5B (ISO 2409) e a resistência à névoa salina é melhorada para 500h sem ferrugem.


2. Revestimento de máscara de solda: Serigrafia + 100% de inspeção AOI
a.Processo de revestimento: tela de malha 350, pressão do rodo 6kg, ângulo 50°, velocidade 40mm/s para garantir espessura da máscara de solda de 20-25μm (uniformidade ±2μm);
b.Secagem e cura: pré-secagem de 80 ℃/15 min, cura completa de 150 ℃/30 min para evitar crostas na superfície;
c.Detecção de defeitos: Use um detector 2D+3D AOI (resolução 10μm) para inspeção 100% de furos (≤0,1mm é qualificado), descascamento (nenhum descascamento de borda é qualificado) e espessura irregular (desvio ≤10% é qualificado). Produtos não qualificados são recobertos ou descartados.


Caso de aplicação
Depois de adotar a solução "tratamento de superfície em três etapas + inspeção 100% AOI", um fabricante de telões LED para exteriores reduziu a taxa de descascamento da máscara de solda de 8% para 0,5% e a taxa de furo de 5% para 0,2%. Os monitores operaram em um ambiente costeiro de névoa salina por 2 anos sem falhas de corrosão.


Sistema de inspeção de qualidade de processo completo para PCBs com base de alumínio de 2 camadas (com tabela padrão)
A solução definitiva para os desafios de fabricação reside em um sistema de inspeção de qualidade de processo completo que combina “prevenção + detecção”. Abaixo segue um sistema de inspeção de qualidade desenvolvido de acordo com as normas IPC e ASTM, que pode ser implementado diretamente.


Tabela de inspeção de qualidade de processo completo (itens principais)

Estágio de Fabricação Item de inspeção Equipamento de inspeção Padrão de Referência Limite de qualificação Taxa de inspeção Manuseio de Produtos Não Qualificados
Pré-tratamento à base de alumínio Filme de óleo/óxido de superfície Interferômetro de luz branca + medidor de ângulo de contato IPC-TM-650 2.3.18 Ângulo de contato ≤30° (hidrofílico, sem óleo); Espessura do filme de óxido ≤1nm 100% Limpeza de re-plasma
Após a laminação Delaminação, Bolhas Detector ultrassônico de falhas de 20 MHz IPC-A-600G 2.4.3 Sem delaminação; Diâmetro da bolha <0,2 mm e contagem <3/m² 100% Laminação de retrabalho ou sucata
Após a cura da resina Condutividade Térmica, Dureza Testador de condutividade térmica de flash laser, testador de dureza Shore D ASTM E1461, IPC-4101B Desvio de condutividade térmica ±10%; Dureza ≥85D 5% (Amostragem) Ajustar a curva de cura, reproduzir
Após o revestimento da máscara de solda Adesão, furos, espessura Testador de corte transversal, AOI 2D + 3D, medidor de espessura ISO 2409, IPC-A-600G 2.8.1 Grau de adesão 5B; Orifícios <0,1 mm; Espessura 20-25μm 100% Revestir novamente a máscara de solda ou sucata
Produto Acabado Via Condutividade, Resistência Térmica Testador de sonda voadora, testador de resistência térmica IPC-TM-650 2.6.2.1 Via condutividade 100%; Resistência térmica ≤10% do valor de projeto 100% Reparar vias ou sucata
Produto Acabado Resistência à temperatura (choque térmico) Câmara de alta-baixa temperatura CEI 60068-2-14 Sem defeitos após 100 ciclos de -40°C~125°C 1% (Amostragem) Analise as causas das falhas, otimize o processo


Seleção recomendada de equipamentos-chave de inspeção de qualidade
a.Nível básico (fabricantes de pequeno e médio porte): Detectores ultrassônicos básicos de falhas (por exemplo, Olympus EPOCH 650), testadores manuais de corte transversal e testadores de dureza Shore. Custo: aproximadamente US$ 15.000, atendendo às necessidades básicas de inspeção de qualidade.
b.Nível médio a alto (grandes fabricantes/cenários de alta confiabilidade): AOI 2D+3D (por exemplo, Koh Young KY-8030), testadores de condutividade térmica de flash a laser (por exemplo, Netzsch LFA 467) e testadores de sonda voadora totalmente automatizados (por exemplo, Seica Pilot V8). Custo: aproximadamente US$ 75.000 a US$ 150.000, permitindo detecção totalmente automatizada e melhorando a eficiência.


FAQ: Perguntas comuns sobre a fabricação de PCB com base de alumínio de 2 camadas
1. Qual é a principal razão pela qual os PCBs com base de alumínio de 2 camadas são mais difíceis de fabricar do que os PCBs FR4 comuns?
O núcleo está na compatibilidade de materiais e na complexidade do processo:
a.Em termos de materiais, a diferença CTE entre o alumínio (23ppm/℃) e as camadas dielétricas (15ppm/℃) é grande, gerando facilmente estresse térmico; enquanto a diferença CTE entre FR4 (110ppm/℃) e folha de cobre (17ppm/℃) pode ser tamponada por resina, não necessitando de tratamento adicional.
b. Em termos de processos, PCBs com base de alumínio de 2 camadas requerem tratamentos adicionais de superfície de base de alumínio (por exemplo, limpeza de plasma, anodização) e colagem por prensagem a quente a vácuo - 30% mais etapas do que FR4; O FR4 pode ser perfurado e gravado diretamente com processos simples e maduros.


2. Como determinar rapidamente se a seleção da resina é apropriada?
Um julgamento preliminar pode ser feito usando a fórmula de correspondência "potência-condutividade térmica":

Condutividade térmica necessária da resina (W/mK) ≥ Potência do componente (W) × Aumento de temperatura permitido (℃) / Área de dissipação de calor (m²)

Por exemplo: Para um componente LED de 20W com um aumento de temperatura permitido de 50°C e área de dissipação de calor de 0,001m², a condutividade térmica necessária ≥ (20×50)/0,001 = 1000? Não – na verdade, a superposição de resistência térmica (resistência térmica da base de alumínio + resistência térmica da resina) deve ser considerada. Para simplificar: selecione resinas com carga cerâmica com 1,2-2,5 W/mK para potência média (5-20W) e resinas com ≥2,0 W/mK para alta potência (>20W) — isso raramente será incorreto.


3. As máscaras de solda descascadas podem ser retrabalhadas?
Depende da situação:
a.Se a área de descascamento for <5% e não houver resíduo de resina, o retrabalho pode ser feito através de "polimento com lixa de malha 2000 → limpeza com álcool isopropílico → máscara de solda de novo revestimento → cura." A adesão após retrabalho deve ser testada novamente (para atingir o Grau 5B).
b.Se a área de descascamento for> 5% ou houver resina residual na superfície da base de alumínio (difícil de remover), recomenda-se o descasque para evitar o novo descascamento após o retrabalho.


Conclusão: A "chave inovadora" e as tendências futuras na fabricação de placas de circuito impresso com base de alumínio de 2 camadas

Os desafios de fabricação de PCBs com base de alumínio de 2 camadas decorrem essencialmente do "conflito de compatibilidade entre materiais metálicos e não metálicos" - a vantagem de condução de calor do alumínio entra em conflito com os requisitos de processo de camadas dielétricas e máscaras de solda. O núcleo para resolver esses problemas não depende de um único avanço tecnológico, mas do "controle preciso dos detalhes do processo": desde a remoção de filmes de óxido de 1nm na superfície da base de alumínio até o controle de temperatura de ±2°C da cura da resina e a uniformidade de espessura de 10μm da máscara de solda - cada etapa deve ser executada de acordo com os padrões.


Atualmente, a indústria desenvolveu soluções maduras: prensagem a quente a vácuo + tratamento de plasma para resolver problemas de ligação, seleção de resina baseada em cenário + cura digital para resolver problemas de estabilidade térmica e anodização + inspeção 100% AOI para resolver problemas de máscara de solda. Estas soluções podem aumentar os rendimentos em mais de 88% e reduzir os custos em 20-30%, satisfazendo plenamente as necessidades de LED, VE e eletrónica industrial.


No futuro, com a popularização de equipamentos eletrônicos de alta potência (por exemplo, plataformas EV de 800 V, inversores de armazenamento de energia de alta potência), a demanda por PCBs com base de alumínio de 2 camadas continuará a crescer e as tecnologias de fabricação avançarão em direção a "maior precisão e maior automação": a inspeção visual de IA identificará bolhas de ligação em tempo real (precisão de até 0,05 mm), o aprendizado de máquina otimizará automaticamente as curvas de cura (ajustando parâmetros com base na resina lotes) e a tecnologia de impressão 3D pode ser usada para camadas dielétricas personalizadas (adaptando-se a estruturas complexas de base de alumínio).


Para os fabricantes, dominar as principais tecnologias de fabricação de PCBs com base de alumínio de 2 camadas não apenas melhora a competitividade do produto, mas também aproveita a "vantagem de ser o pioneiro" no mercado de eletrônicos de alta potência. Afinal, na era eletrônica que busca "dissipação de calor eficiente e alta confiabilidade", a importância dos PCBs com base de alumínio de 2 camadas só aumentará - e resolver os desafios de fabricação é o primeiro passo para aproveitar esta oportunidade.

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