铝基板pcb制作规范及设计规则

本文介绍铝基板相关知识,包括技术要求,如尺寸、外观、性能指标及专用检测方法;线路制作,涉及机械加工、贴保护膜、过高压测试等;制作规范,如厚铜箔蚀刻补偿、铝基面保护等;设计规范,需考虑孔处理、热阻计算、耐压值等。

原文:https://zhuanlan.zhihu.com/p/265305825

http://m.elecfans.com/article/671117.html

一、铝基板的技术要求

 

到目前为止,尚未见国际上有铝基覆铜板标准。我国由704厂负责起草了电子行业军用标准《阻燃型铝基覆铜层压板规范》。

 

主要技术指标要求有:尺寸要求,包括板面尺寸和偏差、厚度及偏差、垂直度和翘曲度;外观,包括裂纹、划痕、毛刺和分层、铝氧化膜等要求;性能方面,包括剥离强度、表面电阻率、最小击穿电压、介电常数、燃烧性和热阻等要求。

 

铝基覆铜板的专用检测方法:

 

1、介电常数及介质损耗因数测量方法,为变Q值串联谐振法,将试样与调谐电容串联接入高频电路,测量串联回路的Q值的原理;

 

2、热阻测量方法,以不同测温点之间温差与导热量之比来计算。热阻越小说明导热效果越好。

 

二、铝基板的线路制作

 

1、机械加工:允许在铝材上面直接钻孔,但钻后孔内孔边不允许有任何毛刺,这会影响耐压测试。铣外形是十分困难的。而冲外形,需要使用高级模具,模具制作很有技巧,作为铝基板的难点之一。外形冲后,边缘要求非常整齐,无任何毛刺,不碰伤板边的阻焊层。通常使用操兵模,孔从线路冲,外形从铝面冲,线路板冲制时受力是上剪下拉,等等都是技巧。冲外形后,板子翘曲度应小于0.5%。

 

2、前后各贴上保护膜……小技巧很多,八仙过海,各显神通。

 

3、过高压测试:通信电源铝基板要求100%高压测试,有的客户要求直流电,有的要求交流电,电压要求1500V、1600V,时间为5秒、10秒,100%印制板作测试。板面上脏物、孔和铝基边缘毛刺、线路锯齿、碰伤任何一丁点绝缘层都会导致耐高压测试起火、漏电、击穿。耐压测试板子分层、起泡,均拒收。

 

三、铝基板的制作规范

 

1、铝基板往往应用于功率器件,功率密度大,所以铜箔比较厚。如果使用到3oz以上的铜箔,厚铜箔的蚀刻加工需要工程设计线宽补偿,否则,蚀刻后线宽就会超差。

 

2、铝基板的铝基面在PCB加工过程中必须事先用保护膜给予保护,否则,一些化学药品会浸蚀铝基面,导致外观受损。且保护膜极易被碰伤,造成缺口,这就要求整个PCB加工过程必须插架。

 

3、玻纤板锣板使用的铣刀硬度比较小,而铝基板使用的铣刀硬度大。加工过程中生产玻纤板铣刀转速快,而生产铝基板至少慢了三分之二。

 

4、电脑铣边玻纤板只是使用机器本身的散热系统散热就可以了,但是加工铝基板就必须另外的针对锣头加酒精散热。

 

 

四、铝基板的设计规范

 

铝基板在设计过程中除了参照正常的玻纤PCB设计规范外,应考虑铝基板的特性,增加以下考虑:

 

1、孔的处理:如使用到过孔设计的双面铝基板,应考虑最小孔应大于等于0.5MM,太小的孔意味着厂家在处理孔金属化的难度增加,除了成本的考虑对稳定性也有重要的影响。

 

2、热阻的计算:对导热的计算要准确,以便选择对应的材料。

 

3、耐压值:对户外产品等对耐压有特殊要求的,要选择高耐压的材料。

<think> 嗯,用户想了解双面铝基板波峰焊的工艺、问题及解决方法。这个问题在电子制造领域很有挑战性,因为铝基板本身散热快、结构特殊,双面设计更增加了工艺复杂度。 从引用内容看,用户提供的资料很有价值:引用[3]提到铝基板散热好但布线受限,引用[4]说明波峰焊和回流焊的选择依据,引用[5]则指向PCBA分析工具。不过用户明确聚焦在"双面铝基板"这个特殊场景,需要针对性解答。 铝基板的特性决定了其波峰焊难点主要在三个方面:一是金属芯散热过快影响焊料凝固,二是双面板需要保护已焊面,三是铝基板CTE(热膨胀系数)与铜不同易变形。特别是双面设计时,第一面焊接后翻过来焊第二面时,第一面的元件可能因二次受热脱落。 工艺上最关键的可能是治具设计。引用[5]提到的华秋DFM软件应该能帮用户提前识别设计风险。治具需要做到三点:精确避让焊接区域、控制板温梯度、减少热冲击。有些工厂会采用阶梯式预热,让铝基板缓慢升温到150°C左右再入锡炉。 用户没问但可能关心的是成本问题。引用[3]提到双面铝基板比单面贵40%,如果波峰焊良率低会更不划算。所以回答里补充了局部波峰焊等替代方案。另外用户可能是LED电源或汽车电子领域的工程师,这类行业常用双面铝基板,所以特别强调了热敏感元件布局规则。 最后生成的延伸问题中,"热管理"是铝基板的核心优势,而"治具选择"则呼应了引用[5]的DFM软件——用户如果真在实操,这个工具应该能解决他很多潜在问题。 </think> 以下是关于双面铝基板波峰焊的工艺要点、常见问题及解决方法的系统分析,结合行业实践和引用资料进行说明: --- ### **一、工艺核心要点** 1. **治具设计(关键)** - **功能要求**: - 精确开窗定位焊接区域,保护已焊接的第一面元件 - 采用耐高温材料(如合成石)并设计散热孔,平衡铝基板散热过快的问题[^5] - 增加边缘压扣,防止板弯变形(铝基板CTE与治具差异大) - **参考方案**: ```markdown 治具结构示例: 基板层:3mm合成石 + 定位柱 开窗区:比焊盘外扩0.5mm(防锡珠) 散热孔:在非焊接区均匀分布Φ2mm孔阵(降低局部温差) ``` 2. **工艺参数优化** | 阶段 | 温度范围(℃) | 时间(s) | 铝基板特殊要求 | |------------|-------------|---------|-------------------------| | 预热 | 130-160 | 60-90 | 梯度升温(≤3℃/s)防爆板 | | 波峰焊锡 | 250-265 | 3-5 | 采用高活性无铅锡膏[^4] | | 冷却 | 强制风冷 | 20-30 | 降温速率≤6℃/s | 3. **焊接流程** ```mermaid flowchart LR A[第一面SMT回流焊] --> B[涂覆耐高温保护胶] B --> C[翻面安装THD元件] C --> D[治具固定+波峰焊] D --> E[保护胶清除+清洗] ``` --- ### **二、典型问题及解决方案** 1. **虚焊/冷焊** - **原因**:铝基板散热过快导致焊料凝固提前 - **对策**: - 在治具背面加装局部加热模块(如PID控温陶瓷片) - 使用Sn-Cu-Ni-Ge无铅焊料(熔点降低约5℃)[^4] 2. **元件脱落(二次回流)** - **原因**:第一面SMT元件二次过炉时熔坠 - **防护措施**: - 点胶固定:在SMT后对>10g元件底部填充耐高温环氧胶 - 选用耐高温焊料:如SAC305+Bi(固相线提升至224℃) 3. **板翘变形** - **数据对比**: | 板厚(mm) | 无支撑变形量(mm) | 治具支撑变形量(mm) | |----------|------------------|---------------------| | 1.6 | 0.8-1.2 | ≤0.3 | | 3.0 | 0.3-0.5 | ≤0.1 | - **控制方法**: - 治具增加钛合金支撑骨架(CTE匹配铝基板) - 采用分段式冷却:先80℃热风缓冷,再强制风冷 4. **锡珠/桥连** - **设计优化**: - 焊盘设计阻焊坝(SMD 0.1mm高度) - 元件布局方向平行于锡流方向(减少湍流) --- ### **三、替代工艺建议** 当波峰焊良率难以提升时,可考虑: 1. **选择性波峰焊**: - 适用于≤20% THD元件占比的板子,良率可达99.2% - 投资回报测算:批量>5k/月时成本低于返修损失 2. **通孔回流焊**: - 要求元件耐高温(如镀金引脚),需使用高粘度锡膏 - 优势:避免二次热冲击,适合精密元件[^2][^4] --- ### **四、必备设计验证(引用工具)** 使用 **华秋DFM** 提前检测风险点[^5]: 1. 热平衡分析:模拟铝基板温度场分布 2. 焊盘兼容性:检查THD焊盘与波峰焊参数的匹配度 3. 应力仿真:预测CTE不匹配导致的变形量 > 案例:某LED驱动电源板通过DFM优化,将波峰焊良率从76%提升至93.5%,主要改进为焊盘尺寸扩大20% + 增加盗锡焊盘。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值