PCB con núcleo de metal (MCPCB) Es un tipo de placa de circuito impreso que utiliza un material de base metálica como el cobre., aluminio, o aleación de acero en lugar del tradicional FR4 material. Como su nombre indica, Los MCPCB contienen una capa central de metal que les permite disipar el calor de manera más efectiva que las placas de circuito estándar.. Con sus capacidades superiores de disipación de calor., Los MCPCB se han vuelto cada vez más populares en los últimos años.. En este articulo, presentaremos más detalles sobre el PCB de núcleo metálico, incluidas sus características, ventajas, aplicaciones, y así, ahora sigamos leyendo.
Ante todo, háganos saber información básica sobre PCB de núcleo metálico:
Máscara para soldar
Capa de circuito
Capa de cobre
Capa dieléctrica
Capa de núcleo de metal
Disipador de calor
En la mayoría de los casos, la gente usa aluminio y cobre como materiales del núcleo metálico, mientras que algunos pueden usar los otros metales conductores y una mezcla de aleaciones especiales también. Diferentes metales tienen diferentes propiedades., por ejemplo, el aluminio es mas barato que el cobre, pero el cobre tiene un mejor rendimiento de disipación de calor. El acero inoxidable tiene un bajo conductividad térmica pero es mas rígido. Por lo tanto, el entorno de aplicación y uso de la placa de circuito impreso debe tenerse en cuenta al seleccionar los materiales para el núcleo metálico.
Según la ubicación del núcleo de metal y el número de capas de traza, podemos dividir el PCB de núcleo metálico en cuatro tipos, ellos son:
MCPCB de una sola capa: Se refiere al MCPCB con una sola capa de traza en un lado.
MCPCB de doble capa: Este tipo de MCPCB tiene dos capas de traza en el mismo lado.
Capa de doble cara MCPCB: Para este tipo de MCPCB, hay dos capas de traza en cada lado.
Multicapas MCPCB: Se refiere al tipo de PCB de núcleo metálico con más de 2 trazar capas por placa.
En esta sección, vamos a echar un vistazo a las características de MCPCB:
Si usamos aluminio como núcleo de metal, entonces su espesor es 0.8-2.0 mm. sin embargo, si usamos cobre como núcleo de metal, entonces su espesor es 1-5 mm. sin embargo, los núcleos de metal pueden desviarse de estas dimensiones. Entonces, son posibles placas más gruesas y más delgadas.
La conductividad térmica del material muestra cómo permite que el calor fluya a través de él.. Entonces, se relaciona con la capacidad de un material para disipar el calor. La conductividad térmica de la PCB de núcleo metálico suele estar entre 1,5 W /(m · K) y 2.0W /(m · K)
Es la fuerza necesaria para eliminar material de una superficie adherida.. La resistencia al desprendimiento de MCPCB suele ser superior a 9 lb/in..
En la tabla a continuación, también enumeramos algunas características más de la PCB de núcleo metálico para que pueda comprenderlas claramente.
| Espesor de aluminio | 0.8-2.0mm |
| Conductividad térmica | 1.5W – 2.0W/(m · K) |
| Fuerza de pelado | >9lb / pulg |
| Resistencia a la soldadura | SF: 288℃, >180 segundo |
| Cortocircuito | >3000v |
| Ángulo de pérdida dieléctrica | 0.03 |
| Inflamabilidad | UL 94V-0 |
| Espesor de aluminio | 0.8-2.0mm |
Además de una excelente disipación del calor, Los PCB de metal tienen muchas ventajas, como una mayor densidad de potencia y un mejor acoplamiento capacitivo.. Aquí te hablamos en detalle de sus cuatro ventajas:
Los PCB con núcleo de metal tienen una conductividad térmica más alta, y pueden transferir calor varias veces más rápido que las PCB que están hechas de FR-4. Adicionalmente, debido a la alta eficiencia de transferencia de energía térmica, el PCB de metal puede usar una capa delgada de cobre, lo cual es beneficioso para reducir el total espesor de la placa de circuito impreso y su costo de fabricación.
Para PCB fabricados con materiales tradicionales como FR4, sus dimensiones se verán afectadas por cambios en el entorno de uso, como el aumento de las temperaturas, mientras que el PCB de núcleo metálico es relativamente estable. Los experimentos muestran que el cambio dimensional de PCB con capas de metal se controla en el rango de 2.5% a 3.0% cuando la temperatura cambia de 30°C a 150°C.
Los PCB de metal se presentan con una mayor reciclabilidad, muchos metales son ecológicos. No son tóxicos y se pueden reciclar sin dificultad. Solo tomando el aluminio como ejemplo., Por un lado, es muy facil de reciclar, por otra parte, es menos costoso que los disipadores de calor, ya que se puede extraer y refinar fácilmente, para que podamos usar placa de circuito impreso de aluminio como una alternativa rentable.
Los PCB con núcleo de metal tienen una vida útil más larga, ya que son más resistentes y duraderos que los PCB fabricados con cerámica y fibra de vidrio.. Como todos sabemos, los metales son robustos y pueden soportar golpes físicos., utilizando metales como materiales para fabricación de PCB Puede reducir el riesgo de rotura durante las etapas de fabricación y montaje., lo que también hace que los productos finales sean más fuertes.
En esta sección, haremos una comparación entre el MCPCB y el PCB estándar.
La PCB estándar tiene una conductividad térmica baja de alrededor de 0.3W. Mientras que MCPCB tiene una conductividad térmica más alta que varía de 1-2 W.
En PCB estándar, a menudo tenemos que usar agujeros pasantes chapados. sin embargo, no necesariamente los necesitamos en MCPCB.
Tenemos que utilizar vías para la disipación de calor en PCB estándar. Esto significa que hay ciclos de perforación más largos y procesos adicionales.. sin embargo, MCPCB no requiere perforación, procesos de enchapado o deposición. Esto se debe a que el núcleo de metal permite un alivio térmico y una disipación de calor eficientes..
La máscara de soldadura suele ser de colores oscuros en PCB estándar. Entonces, los colores suelen ser negros, verde, azul, Y Rojo. Por lo tanto, aplicamos la máscara de soldadura en la parte superior e inferior. Por otra parte, en MCPCB, aplicamos la máscara de soldadura solo en la parte superior y generalmente es de color blanco.
Los PCB estándar tienen una amplia gama de espesores disponibles debido al uso de soportes de capa y varias combinaciones de materiales. sin embargo, la variación de espesor en MCPCB suele estar limitada debido a los espesores de chapa dieléctrica disponibles y a los espesores de la placa de respaldo.
Los PCB estándar utilizan procesos de mecanizado convencionales, como el enrutamiento, avellanar, perforación, y puntuación v. sin embargo, Necesitamos una hoja de sierra con recubrimiento de diamante para la puntuación en V de MCPCB. Esto se debe a que el corte de metales requiere herramientas afiladas..
| PCB estándar | PCB con núcleo de metal | |
| Conductividad | 0.3W | 1-2W |
| Chapado a través de agujeros | Necesario | No requerido |
| Disipación de calor | Carreteras | Núcleo metálico |
| Máscara para soldar | Color oscuro | El color blanco |
| Grosor | Amplia gama | Limitado |
| Proceso de mecanizado | Herramientas ordinarias | Herramientas afiladas |
Los PCB con núcleo de metal son populares debido a su excelente rendimiento y se utilizan ampliamente en diversas industrias.:
Luces led: Los MCPCB a menudo son adecuados para aplicaciones que generan una gran cantidad de calor que no podemos eliminar con ventiladores convencionales.. A menudo encontramos MCPCB en tecnologías LED porque nos permiten reducir la cantidad de LED necesarios para producir una cierta cantidad de iluminación y reducir la cantidad de calor generado..
Automóvil: Acondicionadores de energía para automóviles, encendidos, cambiar convertidores, óptica variable, etc.. todos usan PCB de metal.
Dispositivos de fuente de alimentación: Convertidores de potencia, reguladores de conmutación, conversión de energía de alta densidad, y otros equipos requieren el uso de PCB con núcleo de metal.
Militar y aeroespacial: Los PCB en aplicaciones militares y aeroespaciales deben soportar temperaturas extremas, ciclo termal, y humedad. Adicionalmente, tienen que soportar frecuentes choques mecánicos. Por lo tanto, usamos una placa de circuito impreso con núcleo de metal porque cumple con estos requisitos de servicio y permite una mayor integridad estructural. La alta conductividad térmica de MCPCB garantiza una distribución uniforme de la temperatura en estas placas. Entonces, Son más capaces de resistir los ciclos térmicos y, por lo tanto, previenen la formación de puntos calientes cerca de los componentes activos..
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