PCB con anima in metallo (MCPCB) è un tipo di circuito stampato che utilizza un materiale a base metallica come il rame, alluminio, o lega di acciaio invece del tradizionale FR4 Materiale. Come il nome suggerisce, Gli MCPCB contengono uno strato centrale in metallo che consente loro di dissipare il calore in modo più efficace rispetto ai circuiti stampati standard. Con le loro capacità di dissipazione del calore superiori, Gli MCPCB sono diventati sempre più popolari negli ultimi anni. In questo articolo, introdurremo maggiori dettagli sul PCB con nucleo metallico, comprese le sue caratteristiche, vantaggi, applicazioni, e così via, ora continuiamo a leggere.
Di base Conoscenza su Nucleo metallico PCB
Prima di tutto, facci sapere alcune informazioni di base sul PCB con anima in metallo:
Strutture di base di un MCPCB
Maschera per saldatura
Strato di circuito
Strato di rame
Strato dielettrico
Strato centrale in metallo
Radiatore
Materiale utilizzato per MCPCB
Nella maggior parte dei casi, le persone usano alluminio e rame come materiali del nucleo metallico, mentre alcuni possono utilizzare anche gli altri metalli conduttivi e una miscela di leghe speciali. Metalli diversi hanno proprietà diverse, per esempio, l'alluminio è più economico del rame, ma il rame ha migliori prestazioni di dissipazione del calore. L'acciaio inossidabile ha un basso gradi o inferiore a ma è più rigido. Perciò, l'applicazione e l'ambiente di utilizzo del PCB dovrebbero essere considerati quando si selezionano i materiali per il nucleo metallico.
Diversi tipi di MCPCB
In base alla posizione del nucleo metallico e al numero di tracce, possiamo dividere il PCB con anima in metallo in quattro tipi, sono:
MCPCB a strato singolo: Si riferisce al MCPCB con un solo tracciato su un lato.
MCPCB a doppio strato: Questo tipo di MCPCB ha due strati di tracce sullo stesso lato.
MCPCB a doppio strato: Per questo tipo di MCPCB, ci sono due strati di tracce su ciascun lato.
Multistrato MCPCB: Si riferisce al tipo di PCB con anima in metallo con più di 2 traccia strati per tavola.
Caratteristiche di PCB con nucleo metallico
In questa sezione, daremo un'occhiata alle caratteristiche di MCPCB:
- Spessore PCB con nucleo metallico
Se usiamo l'alluminio come anima metallica, il suo spessore è 0.8-2.0 mm. però, se usiamo il rame come nucleo metallico, il suo spessore è 1-5 mm. però, le anime metalliche possono deviare da queste dimensioni. Così, sono possibili lastre più spesse e più sottili.
- Conducibilità termica PCB con nucleo metallico
La conducibilità termica del materiale mostra come permette al calore di fluire attraverso di esso. Così, si riferisce alla capacità di un materiale di dissipare il calore. La conduttività termica del PCB con nucleo metallico è in genere compresa tra 1,5 W/(m·K) e 2.0 W/(m·K)
- Resistenza alla spellatura del PCB con nucleo metallico
È la forza necessaria per rimuovere il materiale da una superficie attaccata. La resistenza alla pelatura di MCPCB è in genere maggiore di 9 libbre/pollice.
Nella tabella sottostante, elenchiamo anche alcune altre caratteristiche del PCB con anima in metallo in modo che tu possa averne una chiara comprensione.
| Spessore alluminio | 0.8-2.0mm |
| Conduttività termica | 1.5W – 2.0W /(m·K) |
| Forza di pelatura | >9libbre/pollici |
| Resistenza alla saldatura | SF: 288℃, >180 secondo |
| Calo di tensione | >3000v |
| Angolo di perdita dielettrica | 0.03 |
| Infiammabilità | UL94V-0 |
| Spessore alluminio | 0.8-2.0mm |
Vantaggi del PCB con nucleo metallico
Oltre all'eccellente dissipazione del calore, i PCB in metallo presentano molti vantaggi come una maggiore densità di potenza e un migliore accoppiamento capacitivo. Qui parliamo in dettaglio dei suoi quattro vantaggi:
- Ogni fornitore di PCB con anima in alluminio dovrebbe aiutare i propri clienti a valutare le loro esigenze di isolamento e controllo termico
I PCB con anima in metallo hanno una maggiore conduttività termica, e possono trasferire il calore molte volte più velocemente di quei PCB realizzati con FR-4. Inoltre, grazie all'elevata efficienza di trasferimento dell'energia termica, il PCB in metallo può utilizzare un sottile strato di rame, che è utile per ridurre il totale spessore del PCB e il suo costo di produzione.
- Stabilità dimensionale
Per PCB realizzati con materiali tradizionali come FR4, le loro dimensioni saranno influenzate dai cambiamenti nell'ambiente di utilizzo, come l'aumento delle temperature, mentre il PCB con nucleo metallico è relativamente stabile. Gli esperimenti mostrano che il cambiamento dimensionale dei PCB con strati di metallo è controllato nell'intervallo di 2.5% per 3.0% quando la temperatura passa da 30°C a 150°C.
- Maggiore Riciclabilità
I PCB in metallo sono caratterizzati da una maggiore riciclabilità, molti metalli sono ecologici. Sono atossici e possono essere riciclati senza difficoltà. Basta prendere l'alluminio come esempio, da un lato, è molto facile da riciclare, d'altra parte, è meno costoso dei dissipatori di calore in quanto può essere estratto e raffinato facilmente, quindi possiamo usare PCB in alluminio come alternativa economicamente vantaggiosa.
- Vita più lunga
I PCB con anima in metallo hanno una durata maggiore in quanto sono più resistenti e durevoli rispetto ai PCB in ceramica e fibra di vetro. Come tutti sappiamo, i metalli sono robusti e possono resistere a shock fisici, utilizzando i metalli come materiali per produzione di PCB può ridurre il rischio di rottura durante le fasi di fabbricazione e assemblaggio, che rende anche i prodotti finali più forti.
Metal Core PCB vs. PCB standard
In questa sezione, faremo un confronto tra il MCPCB e il PCB standard.
- Conducibilità
Il PCB standard ha una bassa conduttività termica che è di circa 0,3 W. Considerando che MCPCB ha una conduttività termica più elevata che varia da 1-2W.
- Fori passanti placcati
Nei PCB standard, spesso dobbiamo usare fori passanti placcati. però, non ne abbiamo necessariamente bisogno in MCPCB.
- Sollievo termico o dissipazione del calore
Dobbiamo usare vias per la dissipazione del calore in PCB standard. Ciò significa che ci sono cicli di perforazione più lunghi e processi aggiuntivi. però, MCPCB non richiede la perforazione, processi di placcatura o deposizione. Questo perché il nucleo metallico consente un efficiente sollievo termico e dissipazione del calore.
- Maschera per saldatura
La maschera di saldatura è solitamente di colori scuri nel PCB standard. Così, i colori sono solitamente neri, verde, blu, e rosso. Quindi, applichiamo la maschera di saldatura sulla parte superiore e inferiore. D'altra parte, in MCPCB, applichiamo la maschera di saldatura solo sulla parte superiore ed è generalmente di colore bianco.
- Spessore
I PCB standard hanno una vasta gamma di spessori disponibili grazie al loro uso di supporti a strati e varie combinazioni di materiali. però, la variazione di spessore in MCPCB è solitamente limitata a causa degli spessori del foglio dielettrico disponibili e degli spessori della piastra di supporto.
- Processo di lavorazione
I PCB standard utilizzano processi di lavorazione convenzionali come il routing, svasare, perforazione, e punteggio Vsco. però, abbiamo bisogno di una lama diamantata per il v-scoring di MCPCB. Questo perché il taglio dei metalli richiede strumenti affilati.
| PCB standard | PCB con anima in metallo | |
| Conducibilità | 0.3W | 1-2W |
| Fori passanti placcati | necessario | Non richiesto |
| Dissipazione di calore | modi | Nucleo metallico |
| Maschera per saldatura | Colore scuro | Colore bianco |
| Spessore | Vasta gamma | Limitato |
| Processo di lavorazione | Strumenti ordinari | Strumenti affilati |
Applicazioni di Metal Core PCB
I PCB con anima in metallo sono popolari per le loro eccellenti prestazioni e sono ampiamente utilizzati in vari settori:
Luci a LED: Gli MCPCB sono spesso adatti per tali applicazioni che generano una grande quantità di calore che non possiamo eliminare utilizzando i ventilatori convenzionali. Troviamo spesso gli MCPCB nelle tecnologie LED perché ci consentono di ridurre il numero di LED necessari per produrre una certa quantità di illuminazione e ridurre la quantità di calore generato.
automobile: Condizionatori di potenza per autoveicoli, accensioni, scambiare convertitori, ottica variabile, eccetera. tutti usano PCB in metallo.
Dispositivi di alimentazione: Convertitori di potenza, regolatori di commutazione, conversione di potenza ad alta densità, e altre apparecchiature richiedono l'uso di PCB con anima in metallo.
Militare e aerospaziale: I PCB nelle applicazioni militari e aerospaziali devono resistere a temperature estreme, ciclismo termico, e umidità. Inoltre, devono sopportare frequenti shock meccanici. Quindi, utilizziamo un PCB con anima in metallo perché soddisfa questi requisiti di servizio e consente una maggiore integrità strutturale. L'elevata conducibilità termica di MCPCB assicura la distribuzione uniforme della temperatura su queste schede. Così, sono in grado di resistere meglio ai cicli termici e quindi prevenire la formazione di punti caldi vicino ai componenti attivi.
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