金屬基PCB板介紹

PCB(PrintedCircuitBoard)中文名稱為印刷線路板，對(duì)電子元器件起支撐和電氣連接作用。作為PCB中的一種，金屬基PCB板的基底材料一般采用具有良好散熱功能的金屬（如鋁和銅）。因此無需散熱器，縮小了產(chǎn)品體積、散熱效果極好，并具有良好的絕緣性能和機(jī)械性能。

 鋁基PCB板是目前使用量最大的金屬基PCB板，常見于LED照明產(chǎn)品。目前市場(chǎng)上的鋁基PCB板一般情況下都是單面的鋁基板。單面鋁基PCB板通常由三層結(jié)構(gòu)所組成，分別是電路層（銅箔）、絕緣層和金屬基層。電路層（即銅箔）通常經(jīng)過蝕刻形成印刷電路，使組件的各個(gè)部件相互連接，一般情況下，電路層要求具有很大的載流能力，因此要求使用較厚的銅箔，厚度一般為30μm~280μm。導(dǎo)熱絕緣層是PCB鋁基板核心技術(shù)之所在，一般是由特種陶瓷填充的聚合物構(gòu)成，熱阻小，粘彈性能優(yōu)良，具有抗熱抗老化的能力，能夠承受機(jī)械力及熱應(yīng)力。單面鋁基PCB板有正反兩面，白色的一面用以焊接LED引腳，另一面呈現(xiàn)鋁材本色，一般會(huì)涂抹導(dǎo)熱凝漿后與導(dǎo)熱部分接觸。

 鋁基PCB板的傳統(tǒng)生產(chǎn)流程

傳統(tǒng)的PCB廠生產(chǎn)金屬基板時(shí)，一般采用數(shù)控鑼板機(jī)或機(jī)床沖壓方式進(jìn)行加工，加工流程如下：

由于是接觸式加工，鑼板機(jī)加工方式的加工過程刀具磨損造成的損耗比較大，且容易出現(xiàn)由于磨損造成的加工質(zhì)量不良。接觸式加工還存在精度低、割口縫隙大、引起基板變形等劣勢(shì)。而沖壓式加工首先需要制造模具，但開模費(fèi)用高、周期長(zhǎng)，且加工過程中容易出現(xiàn)板邊塌陷。此外，這兩種加工方式比較適合大批量生產(chǎn)，對(duì)于小批量加工就存在成本高、交期長(zhǎng)等不足之處。

 光纖激光切割鋁基PCB板的應(yīng)用特點(diǎn)

激光切割的金屬基PCB板通常是1-2mm厚度?？筛鶕?jù)材料的厚度選擇相應(yīng)功率的連續(xù)光纖激光器進(jìn)行切割，也可以根據(jù)加工需求選擇相應(yīng)功率的準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器在脈沖模式下進(jìn)行切割。

不論采用哪種光纖激光器，激光切割鋁基PCB板都具有如下特點(diǎn)：

◆加工質(zhì)量好：切縫邊緣光滑、無毛刺

◆加工效率高：切割速度快

◆加工精度高◆加工成本低：

 1）激光的切縫小，激光切割的板材利用率高，降低了材料成本

 2）非接觸加工，無刀具磨損

◆加工靈活度高：不受圖形的限制，可對(duì)任意形狀PCB板加工

 準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器切割鋁基PCB板

準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器可以同時(shí)在連續(xù)和高峰值功率脈沖模式下工作。連續(xù)激光器的峰值功率和平均功率在連續(xù)和調(diào)制模式中總是相同的，而準(zhǔn)連續(xù)激光器則與此不同，其在脈沖模式下的峰值功率數(shù)倍于平均功率，因此可以從幾百赫茲到幾千赫茲的重復(fù)頻率下產(chǎn)生具有高能量的微秒和毫秒脈沖，從而實(shí)現(xiàn)優(yōu)異加工。相對(duì)于連續(xù)激光器的切割應(yīng)用，準(zhǔn)連續(xù)激光器切割鋁基PCB板通常采用脈沖輸出模式，切割應(yīng)用時(shí)具有如下特點(diǎn)：

切割速度快 由于鋁基PCB板的厚度一般是1~2mm為主，激光切割時(shí)通常采用氮?dú)廨o助的熔化切割工藝。在激光熔化切割薄板金屬的過程中，金屬材料吸收激光能量后轉(zhuǎn)化成熱能，從而熔化金屬材料。從熱平衡理論計(jì)算，熔化切割具有如下的經(jīng)驗(yàn)公式：

P=K*(t*v*ω)

其中，P代表材料吸收的激光功率；K是一個(gè)由板材決定的固定數(shù)值；t代表板材厚度，v代表切割速度，ω代表切縫寬度。從中可以看出，在吸收的激光功率一定的情況下，切縫寬度ω越小，切割速度越快。采用高光束質(zhì)量激光切割薄板時(shí)，切縫寬度ω可以做到很窄，吸收相同的激光能量卻可以達(dá)到更高效的切割。飛博激光的準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器峰值功率高，更容易去除鋁板表面的氧化層，促使鋁板對(duì)激光的吸收比率提高；且輸出光束為準(zhǔn)基模，光纖芯徑小，因此割縫窄，切割速度更快。

絕緣層燒蝕區(qū)小 絕緣層的主體材料是有機(jī)樹脂，熔點(diǎn)較低，對(duì)熱量較敏感。準(zhǔn)連續(xù)激光切割時(shí)采用脈沖輸出，切割的熱影小，因此絕緣層的燒蝕區(qū)也小。

板材的熱變形小在自動(dòng)化表面貼裝線上，電路板若不平整，會(huì)引起定位不準(zhǔn)，元器件無法插裝或貼裝到板子的孔和表面貼裝焊盤上，甚至?xí)矇淖詣?dòng)插裝機(jī)。裝上元器件的電路板焊接后發(fā)生彎曲，元件腳很難剪平整齊。IPC標(biāo)準(zhǔn)中特別指出帶有表面貼裝器件的PCB板允許的最大變形量為0.75%，沒有表面貼裝的PCB板允許的最大變形量為1.5%。實(shí)際上，為滿足高精度和高速度貼裝的需求，部分電子裝聯(lián)廠家對(duì)變形量的要求更加嚴(yán)格，甚至有個(gè)別客戶要求0.3%。準(zhǔn)連續(xù)激光切割的熱影響小，因此切割后板材的熱變形小，更能滿足鋁基PCB板廠家的嚴(yán)格要求。

切縫邊緣質(zhì)量更好 與相同平均功率的連續(xù)激光器相比，準(zhǔn)連續(xù)激光器的峰值功率更高，切鋁板時(shí)斷面更平整，微毛刺更小。 

 激光切割工藝優(yōu)化單面鋁基

PCB板的生產(chǎn)流程激光不僅可切割鋁基板，還可以在其上鉆孔。由于激光束精準(zhǔn)聚焦的特性，不僅其所鉆出的孔質(zhì)量更高，且孔的最小直徑比機(jī)械鉆孔更小。因此，引入激光切割工藝后，單面鋁基PCB板的生產(chǎn)流程中可以一次性完成鉆孔和外形切割，從而減少工序，生產(chǎn)流程更加優(yōu)化。

金屬基PCB板切割的發(fā)展趨勢(shì)

隨著國(guó)內(nèi)銅鋁等原材料價(jià)格的逐步上漲，以及廠地租金和人工勞動(dòng)成本的不斷上漲，采用傳統(tǒng)加工方式的PCB廠，加工的利潤(rùn)空間被不斷侵蝕，面臨的壓力不斷加大。要想在競(jìng)爭(zhēng)中獲得更大的利潤(rùn)空間，自動(dòng)化加工技術(shù)的革新、新型工藝的替代等，將是每個(gè)PCB廠亟待解決的問題。與傳統(tǒng)切割方式相比，激光切割加工的質(zhì)量好、效率高、精度高、成本低、靈活性高，已經(jīng)成為金屬基PCB板切割的發(fā)展趨勢(shì)。相比同功率的連續(xù)光纖激光器，準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器切割鋁基PCB板的切割質(zhì)量更好，切割速度更快，絕緣層燒蝕區(qū)小，板材的熱變形小?？梢灶A(yù)測(cè)未來采用高功率準(zhǔn)連續(xù)光纖激光器切割金屬基PCB板更加普遍。