알루미늄 PCB - 열 방출 요구 사항을 충족하는 이상적인 솔루션

PCB는 현대 전자 제품의 핵심입니다. 소형 IoT 기기부터 의료 기기, 산업용 로봇, 자동차, 항공기에 이르기까지 모든 종류의 장비에 사용됩니다. 프로젝트가 의도한 대로 작동하려면 PCB에 적합한 기판을 선택하는것이 중요합니다. 널리 사용되는 금속 코어 PCB 중 하나로,알루미늄 PCB알루미늄 PCB는 뛰어난 방열 성능으로 인해 전자 기기에 널리 사용되어 왔습니다. 본 글에서는 알루미늄 PCB의 구조, 특성 및 응용 분야에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

알루미늄 PCB 란 무엇인가요?

알루미늄 PCB는 회로층(구리 호일), 유전체층 및 알루미늄 기판으로 구성된 알루미늄 기반 구리 피복 적층체입니다.

그림 1: 알루미늄 PCB 의 구조

회로층

회로층(일반적으로 전해 동박)을 에칭하여 인쇄 회로 기판을 형성하고, 이를 이용하여 장치를 조립하고 연결합니다. 동일한 두께와 선폭을 가진 기존 FR-4 기판과 비교했을 때, 알루미늄 PCB는 더 높은 전류를 처리할수 있습니다.

구리 호일 두께에 따라 일반적인 알루미늄 PCB 종류로는 12um, 15um, 18um, 25um, 35um, 70um 등이 있습니다.

유전체층

유전체 층은 접합, 절연 및 열전도 기능을 수행합니다. 유전체 층의 열전도율이 좋을수록 열 방출 성능이 향상됩니다. 따라서 장치의 작동 온도를 낮추는데 더욱 효과적입니다.

유전체 층의 표준 두께는 0.05~0.2mm입니다. 유전체 층이 두꺼울수록 절연 효과와 내전압 성능이 우수합니다. 반면, 유전체 층이 얇을수록 열 방출 성능은 좋지만 단락이 발생하기 쉽습니다. 열전도율과 내전압 값에 따라 유전체 층은 다음과 같은 유형으로 분류할 수 있습니다.

알루미늄 기판

알루미늄을 기본 소재로 사용하는 것은 이상적인 선택입니다.금속 코어 PCB열팽창 계수, 열전도율, 강도, 경도 및 비용을 고려해야 합니다. 일반적으로 사용되는 알루미늄 소재에는 순수 알루미늄, 마그네슘-알루미늄 합금 및 마그네슘-실리콘-알루미늄 합금이 있습니다.

그림 2:  PCBGOGO에서 제작 한 알루미늄 PCB

알루미늄 PCB의 특성

열 방출

알루미늄 PCB는 탁월한 방열 특성으로 유명합니다. 동일한 두께 1.5mm에서 알루미늄 PCB의 열 저항은 20~22℃인 반면, FR-4 PCB는 1.0~2.0℃에 불과합니다. 표준 FR-4 PCB와 비교했을 때, 알루미늄 PCB는 열 저항을 최소화할수 있어 열전도율이 매우 뛰어납니다. 알루미늄 PCB에서는 부품이 회로층에 표면 실장됩니다. 장치가 작동 중일때 발생하는 열은 절연층을 통해 알루미늄 기판층으로 빠르게 전달된 후, 알루미늄층을 통해 외부로 방출되어 장치의 열을 효과적으로 발산합니다. 이는 프로젝트의 작동 온도를 낮추고 수명을 연장하며 전력 밀도와 신뢰성을 향상시키는데 기여합니다.

열팽창 계수

고온은 회로기판의 두께와 평탄도 변화를 초래하며, 특히 두께 방향의 열팽창은 금속 도금 홀과 회로의 품질에 영향을 미칩니다. 이러한 현상의 주요 원인은 동박 적층판과 기판 재료 간의 열팽창 계수 차이입니다. 구리의 열팽창 계수는 17×10⁶cm/cm°C인 반면, FR-4 기판은 110×10⁶cm/cm°C입니다. 이러한 차이로 인해 열팽창 효과가 발생하기 쉽습니다. 그러나 알루미늄 기판의 경우 열팽창 계수가 50×10⁶cm/cm°C로 동박의 열팽창 계수와 유사하여 고온 환경에서도 PCB의 품질과 신뢰성을 보장합니다. 이러한 특징 덕분에 부품의 열팽창 및 수축으로 인한 영향을 줄일 수 있으며, 표면 실장(SMT) 조립 공정 또한 용이해집니다.

그림 3:  PCBGOGO의 알루미늄 PCB

치수 안정성

알루미늄 기판의 크기는 다른 절연 재료를 사용하는 회로 기판에 비해 훨씬 안정적입니다. 30℃에서 140℃~150℃로 가열해도 크기 변화는 2.5%~3%에 불과합니다.

알루미늄 PCB  의 응용

1. 오디오 장비: 입력, 출력 증폭기, 밸런스드 증폭기, 오디오 증폭기, 프리앰프, 파워 증폭기 등

2. 전원 공급 장비: 스위칭 레귤레이터, DC/AC 변환기, SW 레귤레이터 등

3. 통신 전자 장비: 고주파 증폭기, 필터 전기 기기, 송신 회로.

4. 사무 자동화 장비: 모터 구동 장치 등

5. 자동차: 전자식 조절기, 점화기, 전력 제어기 등

6. 컴퓨터: CPU 보드, 플로피 디스크 드라이브, 전원 공급 장치 등

7. 전력 모듈: 인버터, 솔리드 스테이트 릴레이, 정류 브리지 등

8. 조명: LED 조명 제품, 형광등, 유성 조명, 자동차 조명

그림 4: LED 알루미늄   PCB

결론

알루미늄 PCB는 열 방출이 필요한 다양한 용도에 널리 사용됩니다. 가벼운 무게 덕분에 별도의 방열판 없이도 제품 크기를 줄이고 조립 비용을 절감할 수 있습니다. PCB 설계에서 열 방출이 중요한 요소라면 알루미늄 PCB가 최적의 선택이 될것입니다.PCBgogo 제조에 능숙하다알루미늄 PCB 단층부터 4층까지. 지금 바로 연락해서 견적을 받아보세요!