O que você deve saber sobre Metal Core PCB

PCB de núcleo metálico (MCPCB) é um tipo de placa de circuito impresso que utiliza um material de base metálica, como cobre, alumínio, ou liga de aço em vez do tradicional FR4 material. Como o nome implica, Os MCPCBs contêm uma camada central de metal que lhes permite dissipar o calor de forma mais eficaz do que as placas de circuito padrão. Com suas capacidades superiores de dissipação de calor, MCPCBs tornaram-se cada vez mais populares nos últimos anos. Neste artigo, apresentaremos mais detalhes sobre o PCB com núcleo de metal, incluindo seus recursos, vantagens, formulários, e assim por diante, agora vamos ler.

Básico Conhecimento sobre Núcleo de metal PCB

Em primeiro lugar, deixe-nos saber algumas informações básicas sobre PCB de núcleo de metal:

Estruturas Básicas de um MCPCB

Máscara de solda

Camada de circuito

Camada de cobre

Camada Dielétrica

Camada de núcleo metálico

Dissipador de calor

Material usado para MCPCB

Na maioria dos casos, as pessoas usam alumínio e cobre como materiais de núcleo de metal, enquanto alguns podem usar outros metais condutores e uma mistura de ligas especiais também. Metais diferentes têm propriedades diferentes, por exemplo, alumínio é mais barato que cobre, mas o cobre tem melhor desempenho de dissipação de calor. O aço inoxidável tem um baixo condutividade térmica mas é mais rígido. Portanto, o ambiente de aplicação e uso do PCB deve ser considerado ao selecionar materiais para núcleo de metal.

Diferentes tipos de MCPCB

De acordo com a localização do núcleo de metal e o número de camadas de rastreamento, podemos dividir o núcleo de metal PCB em quatro tipos, eles são:

MCPCB de camada única: Refere-se ao MCPCB com apenas uma única camada de rastreamento em um lado.

Camadas Duplas MCPCB: Este tipo de MCPCB tem duas camadas de rastreamento no mesmo lado.

Camada Dupla Face MCPCB: Para este tipo de MCPCB, existem duas camadas de rastreamento em cada lado.

Multicamadas MCPCB: Refere-se ao tipo de PCB de núcleo metálico com mais de 2 camadas de rastreamento por placa.

Recursos de Metal Core PCB

Nesta secção, vamos dar uma olhada nos recursos do MCPCB:

1. Espessura de PCB de núcleo de metal

Se usarmos alumínio como núcleo de metal, sua espessura é 0.8-2.0 milímetros. Contudo, se usarmos cobre como núcleo de metal, então sua espessura é 1-5 milímetros. Contudo, núcleos de metal podem se desviar dessas dimensões. assim, placas mais grossas e mais finas são possíveis.

2. Condutividade Térmica do PCB de Núcleo Metálico

A condutividade térmica do material mostra como ele permite que o calor flua através dele. assim, relaciona-se à capacidade de um material dissipar calor. A condutividade térmica do núcleo de metal PCB é normalmente entre 1,5 W /(m · K) e 2.0W /(m · K)

3. Força de descascamento de PCB de núcleo de metal

É a força necessária para remover o material de uma superfície fixada. A resistência ao descascamento do MCPCB é tipicamente maior que 9 lb/in.

Na tabela abaixo, também listamos mais alguns recursos do PCB com núcleo de metal para que você possa ter uma compreensão clara deles.

Espessura de alumínio	0.8-2.0milímetros
Condutividade térmica	1.5W – 2.0W/(m · K)
Força de descamação	>9lb / in
Resistência de solda	SF: 288℃, >180 s
Queda de tensão	>3000v
Ângulo de perda dielétrica	0.03
Inflamabilidade	UL 94V-0
Espessura de alumínio	0.8-2.0milímetros

Vantagens do PCB com núcleo de metal

Além de excelente dissipação de calor, PCBs de metal têm muitas vantagens, como maior densidade de potência e melhor acoplamento capacitivo. Aqui falamos sobre suas quatro vantagens em detalhes:

1. Dissipação Térmica

PCBs de núcleo de metal têm maior condutividade térmica, e eles podem transferir calor várias vezes mais rápido do que os PCBs feitos de FR-4. além do que, além do mais, devido à alta eficiência de transferência de energia térmica, o PCB de metal pode usar uma fina camada de cobre, o que é benéfico para reduzir o total espessura do PCB e seu custo de fabricação.

2. Estabilidade dimensional

Para PCBs feitos de materiais tradicionais como FR4, suas dimensões serão afetadas por mudanças no ambiente de uso, como o aumento das temperaturas, enquanto o núcleo de metal PCB é relativamente estável. Experimentos mostram que a mudança dimensional de PCBs com camadas de metal é controlada na faixa de 2.5% para 3.0% quando a temperatura é alterada de 30°C para 150°C.

3. Maior reciclabilidade

PCBs de metal são apresentados com maior reciclabilidade, muitos metais são amigos do ambiente. Eles não são tóxicos e podem ser reciclados sem dificuldade. Apenas tomando o alumínio como exemplo, por um lado, é muito fácil reciclar, por outro lado, é mais barato do que dissipadores de calor, pois pode ser extraído e refinado facilmente, então podemos usar PCB de alumínio como uma alternativa econômica.

4. Vida útil mais longa

Os PCBs com núcleo de metal têm uma vida útil mais longa, pois são mais fortes e duráveis ​​do que os PCBs feitos de cerâmica e fibra de vidro. Como todos sabemos, os metais são robustos e podem resistir a choques físicos, usando metais como materiais para fabricação de PCBs pode reduzir o risco de quebra durante as fases de fabricação e montagem, o que também torna os produtos finais mais fortes.

Metal Core PCB vs. PCB padrão

Nesta secção, faremos uma comparação entre o MCPCB e o PCB padrão.

1. Condutividade

O PCB padrão tem uma baixa condutividade térmica que é cerca de 0,3 W. Considerando que MCPCB tem uma maior condutividade térmica que varia de 1-2W.

2. Furos Cromados

Em PCBs padrão, muitas vezes temos que usar furos passantes. Contudo, não precisamos necessariamente deles no MCPCB.

3. Alívio Térmico ou Dissipação de Calor

Temos que usar vias para dissipação de calor em PCB padrão. Isso significa que existem ciclos de perfuração mais longos e processos adicionais. Contudo, MCPCB não requer por meio de perfuração, processos de galvanização ou deposição. Isso ocorre porque o núcleo de metal permite alívio térmico eficiente e dissipação de calor.

4. Máscara de solda

A máscara de solda é geralmente de cores escuras em PCB padrão. assim, as cores geralmente são pretas, verde, azul, e vermelho. Conseqüentemente, aplicamos a máscara de solda na parte superior e inferior. Por outro lado, em MCPCB, aplicamos a máscara de solda apenas na parte superior e geralmente é de cor branca.

5. Espessura

PCBs padrão têm uma ampla gama de espessuras disponíveis devido ao uso de montagens de camada e várias combinações de materiais. Contudo, a variação de espessura em MCPCB é geralmente limitada por causa das espessuras de chapa dielétrica disponíveis e espessuras de placa de apoio.

6. Processo de usinagem

PCBs padrão usam processos de usinagem convencionais, como roteamento, escareador, perfuração, e v-scoring. Contudo, precisamos de uma lâmina de serra revestida de diamante para a pontuação v de MCPCB. Isso ocorre porque o corte de metais requer ferramentas afiadas.

	PCB padrão	PCB de núcleo metálico
Condutividade	0.3W	1-2W
Furos Cromados	Requeridos	Não requerido
Dissipação de calor	Vias	Núcleo de metal
Máscara de solda	Cor escura	Cor branca
Espessura	Ampla variedade	Limitado
Processo de usinagem	Ferramentas ordinárias	Ferramentas afiadas

Aplicações de Metal Core PCB

PCBs com núcleo de metal são populares devido ao seu excelente desempenho e são amplamente utilizados em várias indústrias:

Luzes LED: Os MCPCBs geralmente são adequados para aplicações que geram uma grande quantidade de calor que não podemos eliminar usando ventiladores convencionais. Muitas vezes encontramos MCPCBs em tecnologias de LED porque nos permitem reduzir o número de LEDs necessários para produzir uma certa quantidade de iluminação e reduzir a quantidade de calor gerado.

Automóvel: Condicionadores de energia automotivos, ignições, trocar conversores, óptica variável, etc. todos usam PCBs de metal.

Dispositivos de Fonte de Alimentação: Conversores de energia, reguladores de comutação, conversão de energia de alta densidade, e outros equipamentos requerem o uso de PCBs com núcleo metálico.

Militar e aeroespacial: Os PCBs em aplicações militares e aeroespaciais devem resistir a temperaturas extremas, ciclagem térmica, e umidade. Além disso, eles têm que suportar choques mecânicos frequentes. Conseqüentemente, usamos um PCB com núcleo de metal porque eles atendem a esses requisitos de serviço e permitem maior integridade estrutural. A alta condutividade térmica do MCPCB garante a distribuição uniforme da temperatura nessas placas. assim, eles são mais capazes de resistir ao ciclo térmico e, portanto, evitar a formação de pontos quentes perto dos componentes ativos.

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