PCBGOGO에서 제공하는 알루미늄 PCB 소개

알루미늄 PCB는 얇은 전도성 유전체 층을 포함하는 인쇄 회로 기판입니다. 알루미늄 클래드, 알루미늄 베이스, MCPCB(금속 클래드 인쇄 회로 기판), IMS(절연 금속 기판), 열전도성 PCB 등으로도 불립니다. 알루미늄 PCB는 1970년대에 개발된 이후 그 활용 범위가 급격히 확대되었습니다. 초기에는 증폭 하이브리드 집적 회로에 사용되었습니다. 현재는 알루미늄 PCB가 광범위하게 사용되고 있기 때문에 알루미늄 PCB와 그 중요성에 대한 이해가 필요합니다.

알루미늄 PCB의 구조:

알루미늄 PCB는 알루미늄 기반의 CCL(CCL은 PCB 기판 재료의 일종)로 만들어집니다. 알루미늄 PCB는 실제로 FR4 PCB와 매우 유사합니다. 알루미늄 PCB의 기본 구조는 4층 구조로, 구리 호일층, 유전체층, 알루미늄 기판층, 그리고 알루미늄 기판 막으로 구성됩니다.

· 구리 호일 층: 사용된 구리 층은 일반적인 CCL(1온스~10온스)보다 상대적으로 두껍습니다. 구리 층이 두꺼울수록 전류 전달 용량이 커집니다.

· 유전체 층: 유전체 층은 열전도성 층으로 두께는 약 50μm에서 200μm입니다. 열 저항이 낮아 적용 분야에 적합합니다.

· 알루미늄 베이스: 세번째 층은 알루미늄 기판으로 구성된 알루미늄 베이스입니다. 알루미늄 베이스는 열전도율이 높습니다.

· 알루미늄 기저막 층: 알루미늄 기저막은 선택적 코팅입니다. 알루미늄 표면을 긁힘이나 원치 않는 부식으로부터 보호하는 역할을 합니다. 내열 온도는 120도 미만과 약 250도(고온 내성) 두가지 유형이 있습니다.

알루미늄 PCB의 성능:

· 열 방출: 알루미늄 PCB는 일반 FR4 PCB에 비해 열 방출 성능이 상당히 우수합니다. 예를 들어, 두께 1.5mm의 FR4 PCB는 와트당 20~22도의 열 저항을 가지는 반면, 두께 1.5mm의 알루미늄 PCB는 와트당 1~2도의 열 저항을 가집니다.

· 열팽창: 각 물질은 고유의 열팽창 계수를 가지고 있습니다. 알루미늄(22ppm/°C)과 구리(18ppm/°C)의 열팽창 계수는 매우 유사합니다. 알루미늄 PCB는 열 방출이 우수하여 심각한 팽창이나 수축 문제가 발생하지 않습니다. 따라서 뛰어난 성능을 발휘하며 내구성과 신뢰성이 높습니다.

· 치수 안정성: 알루미늄 PCB는 치수 안정성이 뛰어나며 크기가 안정적입니다. 예를 들어, 30도에서 140도까지 가열했을때 크기 변화는 2.5%~3.0%에 불과합니다.

· 기타: 알루미늄 PCB는 전력 소자 표면 실장 기술에 사용될수 있습니다. 회로 설계 시 열팽창에 대한 저항성이 뛰어나 회로 설계에 효과적입니다. 제품의 수명 연장과 전력 밀도 향상에 도움이 되며, 매우 높은 신뢰성을 자랑합니다. 또한 제품의 전체 부피를 줄일수 있고 가격도 저렴한 옵션입니다. 전자기 차폐 및 높은 절연 강도를 나타내는 장점도 있습니다.

알루미늄 PCB의 분류: 알루미늄 PCB는 크게 세가지 범주로 나뉩니다.

1: 범용 알루미늄 PCB: 여기에 사용된 유전체 층은 에폭시 유리 섬유 프리프레그로 구성됩니다.

2: 높은 열전도성을 가진 알루미늄 PCB: 유전체 층은 에폭시 수지로 구성됩니다. 사용되는 수지는 높은 열전도성을 가져야 합니다.

3: 고주파 알루미늄 PCB: 유전체 층은 폴리올레핀 또는 폴리이미드 수지 유리 섬유 프리프레그로 구성됩니다.

알루미늄 PCB 제조의 어려움:

거의 모든 알루미늄 PCB의 제조 공정은 기본적으로 동일합니다. 여기서는 주요 제조 공정, 어려움 및 해결책에 대해 논의하겠습니다.

구리 에칭: 알루미늄 PCB에 사용되는 구리 호일은 비교적 두껍습니다. 구리 호일의 두께가 3온스(약 85g)를 초과하는 경우, 에칭 시 폭 보정이 필요합니다. 설계 요구 사항에 맞게 보정하지 않으면 에칭 후 트레이스 폭이 허용 오차 범위를 벗어나게 됩니다. 따라서 트레이스 폭 보정은 정확하게 설계해야 합니다. 에칭 관련 요소들은 제조 공정 중에 제어되어야 합니다.

솔더 마스크 인쇄: 두꺼운 구리 호일 때문에 알루미늄 PCB의 솔더 마스크 인쇄에 어려움이 있습니다. 트레이스의 구리 두께가 너무 두꺼우면 에칭된 이미지에서 트레이스 표면과 기판 사이의 단차가 커져 솔더 마스크 인쇄가 어려워지기 때문입니다. 따라서 2회 솔더 마스크 인쇄 방식을 사용합니다. 사용되는 솔더 마스크 오일은 품질이 좋아야 하며, 경우에 따라 레진 충진 후 솔더 마스크를 인쇄하기도 합니다.

기계 제조: 기계 제조 공정에는 기계식 드릴링, 몰딩, V-스코어링 등이 포함되며, 이러한 가공 과정은 내부 비아에 흔적을 남깁니다. 이는 전기적 강도를 저하시킬수 있습니다. 따라서 소량 생산 시에는 전동 밀링 장비와 전문 밀링 커터를 사용하는 것이 좋습니다. 드릴링 매개변수를 조정하여 버(burr) 발생을 방지해야 합니다. 이는 기계 제조 공정의 효율성을 높이는데 도움이 됩니다.

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