PCB à noyau métallique (MCPCB) est un type de carte de circuit imprimé qui utilise un matériau à base de métal tel que le cuivre, aluminium, ou alliage d'acier au lieu du traditionnel FR4 Matériel. Comme le nom l'indique, Les MCPCB contiennent une couche centrale métallique qui leur permet de dissiper la chaleur plus efficacement que les circuits imprimés standards.. Avec leurs capacités supérieures de dissipation thermique, Les MCPCB sont devenus de plus en plus populaires ces dernières années. Dans cet article, nous présenterons plus de détails sur le PCB à noyau métallique, y compris ses caractéristiques, avantages, applications, etc, maintenant lisons la suite.
Basique La connaissance sur Noyau métallique PCB
Tout d'abord, laissez-nous savoir quelques informations de base sur les PCB à noyau métallique:
Structures de base d'un MCPCB
Masque de soudure
Circuit Layer
Couche de cuivre
Couche diélectrique
Couche de noyau métallique
Dissipateur de chaleur
Matériel utilisé pour MCPCB
Dans la plupart des cas, les gens utilisent l'aluminium et le cuivre comme matériaux de noyau métallique, tandis que certains peuvent utiliser les autres métaux conducteurs et un mélange d'alliages spéciaux ainsi. Différents métaux ont des propriétés différentes, par exemple, l'aluminium est moins cher que le cuivre, mais le cuivre a de meilleures performances de dissipation thermique. L'acier inoxydable a un faible conductivité thermique mais c'est plus rigide. Donc, l'application et l'environnement d'utilisation du PCB doivent être pris en compte lors de la sélection des matériaux pour le noyau métallique.
Différents types de MCPCB
Selon l'emplacement du noyau métallique et le nombre de couches de trace, nous pouvons diviser le PCB à noyau métallique en quatre types, ils sont:
MCPCB monocouche: Il fait référence au MCPCB avec une seule couche de trace sur un côté.
Double couches MCPCB: Ce type de MCPCB a deux couches de trace sur le même côté.
Couche double face MCPCB: Pour ce type de MCPCB, il y a deux couches de trace de chaque côté.
Multicouches MCPCB: Il se réfère au type de PCB à noyau métallique avec plus de 2 calques de trace par planche.
Caractéristiques de PCB à noyau métallique
Dans cette section, nous allons jeter un oeil aux fonctionnalités de MCPCB:
- Épaisseur de carte PCB de noyau en métal
Si nous utilisons l'aluminium comme noyau métallique, son épaisseur est 0.8-2.0 mm. pourtant, si nous utilisons le cuivre comme noyau métallique, son épaisseur est 1-5 mm. pourtant, les noyaux métalliques peuvent différer de ces dimensions. Donc, des plaques plus épaisses et plus minces sont possibles.
- Conductivité thermique des PCB à noyau métallique
La conductivité thermique du matériau montre comment il permet à la chaleur de le traverser. Donc, il concerne la capacité d'un matériau à dissiper la chaleur. La conductivité thermique du PCB à noyau métallique est généralement comprise entre 1,5 W /(m · K) et 2.0W /(m · K)
- Résistance au pelage des PCB à noyau métallique
C'est la force requise pour enlever le matériau d'une surface attachée. La résistance au pelage du MCPCB est généralement supérieure à 9 lb/po.
Dans le tableau ci-dessous, nous énumérons également quelques autres fonctionnalités du PCB à noyau métallique afin que vous puissiez les comprendre clairement.
| Épaisseur d'aluminium | 0.8-2.0mm |
| Conductivité thermique | 1.5W – 2.0W /(m · K) |
| Peeling force | >9lb / pouce |
| Résistance à la soudure | SF: 288℃, >180 seconde |
| Tension de claquage | >3000v |
| Angle de perte diélectrique | 0.03 |
| Inflammabilité | UL 94V-0 |
| Épaisseur d'aluminium | 0.8-2.0mm |
Avantages du PCB à noyau métallique
En plus d'une excellente dissipation de la chaleur, les PCB métalliques présentent de nombreux avantages tels qu'une densité de puissance plus élevée et un meilleur couplage capacitif. Ici, nous parlons de ses quatre avantages en détail:
- Dissipation thermique
Les PCB à noyau métallique ont une conductivité thermique plus élevée, et ils peuvent transférer la chaleur plusieurs fois plus rapidement que les PCB fabriqués à partir de FR-4. en plus, en raison de l'efficacité élevée du transfert d'énergie thermique, le PCB métallique peut utiliser une fine couche de cuivre, ce qui est bénéfique pour réduire l'ensemble épaisseur du PCB et son coût de fabrication.
- Stabilité dimensionnelle
Pour les circuits imprimés en matériaux traditionnels tels que le FR4, leurs dimensions seront affectées par les changements dans l'environnement d'utilisation, comme la hausse des températures, tandis que le PCB à noyau métallique est relativement stable. Des expériences montrent que le changement dimensionnel des PCB avec des couches métalliques est contrôlé dans la plage de 2.5% à 3.0% lorsque la température passe de 30°C à 150°C.
- Recyclabilité supérieure
Les PCB métalliques sont caractérisés par une plus grande recyclabilité, de nombreux métaux sont respectueux de l'environnement. Ils sont non toxiques et peuvent être recyclés sans difficulté. Prenons simplement l'aluminium comme exemple, d'un côté, il est très facile à recycler, d'autre part, il est moins cher que les dissipateurs de chaleur car il peut être extrait et raffiné facilement, afin que nous puissions utiliser circuit imprimé en aluminium comme alternative rentable.
- Durée de vie plus longue
Les circuits imprimés à noyau métallique ont une durée de vie plus longue car ils sont plus solides et plus durables que les circuits imprimés en céramique et en fibre de verre. Comme nous le savons tous, les métaux sont robustes et peuvent résister aux chocs physiques, utiliser des métaux comme matériaux pour fabrication de PCB peut réduire le risque de casse pendant les étapes de fabrication et d’assemblage, ce qui rend également les produits finaux plus solides.
PCB à noyau métallique vs. PCB standard
Dans cette section, nous allons faire une comparaison entre le MCPCB et le PCB standard.
- Conductivité
Le PCB standard a une faible conductivité thermique d'environ 0,3 W. Alors que le MCPCB a une conductivité thermique plus élevée qui varie de 1 à 2 W.
- Plaqué à travers les trous
Dans les circuits imprimés standard, nous devons souvent utiliser des trous traversants plaqués. pourtant, nous n'en avons pas nécessairement besoin dans MCPCB.
- Soulagement thermique ou dissipation thermique
Nous devons utiliser des vias pour la dissipation thermique dans les PCB standard. Cela signifie qu'il y a des cycles de forage plus longs et des processus supplémentaires. pourtant, MCPCB ne nécessite pas de forage, procédés de placage ou de dépôt. En effet, le noyau métallique permet un soulagement thermique et une dissipation thermique efficaces.
- Masque de soudure
Le masque de soudure est généralement de couleurs sombres dans un PCB standard. Donc, les couleurs sont généralement noires, vert, bleu, Et rouge. Par conséquent, nous appliquons le masque de soudure en haut et en bas. D'autre part, dans MCPCB, nous appliquons le masque de soudure uniquement sur le dessus et il est généralement de couleur blanche.
- Épaisseur
Les circuits imprimés standard ont une large gamme d'épaisseurs disponibles en raison de leur utilisation de supports de couche et de diverses combinaisons de matériaux. pourtant, la variation d'épaisseur du MCPCB est généralement limitée en raison des épaisseurs de feuille diélectrique disponibles et des épaisseurs de plaque de support.
- Processus d'usinage
Les circuits imprimés standard utilisent des processus d'usinage conventionnels tels que le routage, fraiser, forage, et v-scoring. pourtant, nous avons besoin d'une lame de scie diamantée pour le scoring en V du MCPCB. En effet, la coupe des métaux nécessite des outils tranchants.
| PCB standard | PCB à noyau métallique | |
| Conductivité | 0.3W | 1-2W |
| Plaqué à travers les trous | Obligatoire | Non requis |
| Dissipation de la chaleur | Routes | Noyau métallique |
| Masque de soudure | Couleur sombre | Couleur blanche |
| Épaisseur | Large éventail | Limité |
| Processus d'usinage | Outils ordinaires | Outils pointus |
Applications de PCB à noyau métallique
Les PCB à noyau métallique sont populaires en raison de leurs excellentes performances et sont largement utilisés dans diverses industries:
Lumières LED: Les MCPCB sont souvent adaptés à de telles applications qui génèrent une grande quantité de chaleur que nous ne pouvons pas éliminer en utilisant des ventilateurs conventionnels. Nous retrouvons souvent les MCPCB dans les technologies LED car ils nous permettent de réduire le nombre de LED nécessaires pour produire une certaine quantité d'éclairage et de réduire la quantité de chaleur générée.
Voiture: Conditionneurs de puissance automobile, allumages, convertisseurs d'échange, optique variable, etc. utilisent tous des PCB métalliques.
Dispositifs d'alimentation: Convertisseurs de puissance, régulateurs à découpage, conversion de puissance haute densité, et d'autres équipements nécessitent l'utilisation de PCB à noyau métallique.
Militaire et aérospatial: Les PCB dans les applications militaires et aérospatiales doivent résister à des températures extrêmes, Cyclisme thermique, et l'humidité. aditionellement, ils doivent subir des chocs mécaniques fréquents. Par conséquent, nous utilisons un circuit imprimé à noyau métallique car il répond à ces exigences de service et permet une plus grande intégrité structurelle. La conductivité thermique élevée du MCPCB garantit une répartition uniforme de la température sur ces cartes. Donc, ils résistent mieux aux cycles thermiques et empêchent ainsi la formation de points chauds à proximité des composants actifs.
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