アルミ基板について～プリント基板の知恵袋 by ユニクラフト

アルミベース基板、アルミコア基板とは

メタル基板の一種で、ベースもしくはコアにアルミを使った基板です。
一般的なFR-4基板に比べ放熱や熱伝導に優れているので、部品に発生する熱は速やかに拡散され、部品の熱損傷を低減し、製品の耐用年数を延ばし、性能を向上させます。
ですので、LED関連（特にパワーLED）、車載電装など高発熱・高出力な製品に最適です。

※ユニクラフトで製造しているアルミ基板は、特にご指定がない場合1W/m・Kです。
　ご指定いただければ3W/m・Kに変更可能です。

その他のメリットとしましては、寸法の安定性が挙げられます。
メタル（アルミ）基板は、通常のFR-4基板に比べ低いCTE（熱膨張係数→過熱時の材料の伸び縮み係数）を持っていますので、熱による伸び縮みが小さく、高温化でも基板の寸法がほぼ変わりません。
また、メタル基板にはアルミの他に銅を使ったものがありますが、銅はアルミに比べ熱伝導性は優れているものの価格が高いため、費用対効果の点からメタル基板の素材はアルミが主流となっております。

上記の通りアルミは低価格で良好な熱伝導性と放熱性が得られるため、弊社ではアルミコア・アルミベース基板を取り扱っております。
それぞれ説明しますと

① アルミベース基板
アルミをベースにした材料に絶縁層と銅箔を積層してパターン形成をした片面基板で、片面、2層があります。

① －1　片面断面図↓

① －２　両面断面図↓

② アルミコア基板
アルミをコアとして絶縁層と銅箔を積層してスルホールを作り、パターン形成をした両面基板

絶縁層と放熱性の関係

絶縁層の厚みにより放熱性は変わります。
絶縁層が薄い方が放熱性は良いのですが、厚い方が耐電圧には優れます。
また、絶縁層の素材によっても放熱性は変動します。
絶縁層は、プリプレグに放熱性の高いセラミックのフィラーが混入されており、主にそのフィラーの量で熱伝導率に差が出ます。

はんだゴテでの実装は難しい

アルミ基板は放熱性に優れるため、はんだ付け時の熱も放熱されてしまいます。
そのため、はんだゴテを当ててもランド（パッド）がなかなか加熱されず、はんだ付けが上手くいかないことがあります。
従ってアルミ基板への部品実装はリフロー実装をお勧めしますが、はんだゴテで実装される場合はアルミ基板を予熱して適切なワット数のはんだゴテを使用されてください。

実装時に半田クラックが発生しやすいデメリットもある

クラックとは「亀裂」のことで、半田接合後に、基板と電気部品を接合する半田に亀裂が入り割れてしまうことです。
クラックは主に、熱による膨張収縮が原因となっていると言われています。
通電することで電子機器は発熱しますが、基板に搭載している部品によって発熱量はさまざまなので、基板上で均一ではない状態で熱が伝わります。
この時、その温度差によって基板のベース材が膨張収縮し半田接合部分にストレスが加わり亀裂ができてしまうのです。
アルミは熱伝導率が良いため、部品からの発熱の影響が大きく、膨張収縮率も高くなり、亀裂が発生しやすくなってしまいます。

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