ما الذي يجب أن تعرفه عن لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية

لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية (MCPCB) هي نوع من لوحات الدوائر المطبوعة تستخدم مادة أساسية معدنية مثل النحاس أو الألومنيوم أو سبائك الصلب بدلاً من مادة FR4 التقليدية . وكما يوحي الاسم، تحتوي لوحات MCPCB على طبقة أساسية معدنية تسمح لها بتبديد الحرارة بكفاءة أعلى من لوحات الدوائر القياسية. وبفضل قدراتها الفائقة على تبديد الحرارة، ازدادت شعبية لوحات MCPCB بشكل ملحوظ في السنوات الأخيرة. في هذه المقالة، سنقدم المزيد من التفاصيل حول لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية، بما في ذلك خصائصها ومزاياها وتطبيقاتها، وغيرها. فلنتابع القراءة.

خفيف المعرفة حول لب معدني PCB

أولاً، دعونا نتعرف على بعض المعلومات الأساسية حول لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية:

الهياكل الأساسية لـ MCPCB

قناع اللحيم

طبقة الدائرة

طبقة النحاس

طبقة عازلة

طبقة القلب المعدني

تقليل الحرارة

المواد المستخدمة في MCPCB

في معظم الحالات، يُستخدم الألومنيوم والنحاس كمواد أساسية للقلب المعدني، بينما قد يستخدم البعض معادن موصلة أخرى ومزيجًا من سبائك خاصة. تختلف خصائص المعادن المختلفة، فالألومنيوم، على سبيل المثال، أرخص من النحاس، لكن النحاس يتميز بقدرة أفضل على تبديد الحرارة. يتميز الفولاذ المقاوم للصدأ بانخفاض موصليته الحرارية ، ولكنه أكثر صلابة. لذا، ينبغي مراعاة تطبيق وبيئة استخدام لوحة الدوائر المطبوعة عند اختيار مواد القلب المعدني.

أنواع مختلفة من MCPCB

وفقًا لموقع القلب المعدني وعدد طبقات التتبع، يمكننا تقسيم لوحة الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني إلى أربعة أنواع، وهي:

طبقة واحدة من MCPCB: تشير إلى MCPCB ذات طبقة أثر واحدة فقط على جانب واحد.

MCPCB ذات الطبقتين: يحتوي هذا النوع من MCPCB على طبقتين أثريتين على نفس الجانب.

طبقة MCPCB مزدوجة الجوانب: بالنسبة لهذا النوع من MCPCB، توجد طبقتان أثريتان على كل جانب.

لوحة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات ذات النواة المعدنية: تشير إلى نوع لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية التي تحتوي على أكثر من طبقتين من المسارات لكل لوحة.

شرح المميزات: من لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية

في هذا القسم، سنلقي نظرة على ميزات MCPCB:

1. سمك لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية

إذا استخدمنا الألومنيوم كنواة معدنية، فسيكون سمكه بين 0.8 و2.0 مم. أما إذا استخدمنا النحاس كنواة معدنية، فسيكون سمكه بين 1 و5 مم. مع ذلك، قد تختلف النوى المعدنية عن هذه الأبعاد، لذا من الممكن استخدام صفائح أكثر سمكًا وسمكًا.

2. التوصيل الحراري للوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية

تُظهر الموصلية الحرارية للمادة كيفية مرور الحرارة عبرها. لذا، فهي تتعلق بقدرة المادة على تبديد الحرارة. تتراوح الموصلية الحرارية للوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية عادةً بين 1.5 واط/م·ك و2.0 واط/م·ك.

3. قوة تقشير لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية

هي القوة اللازمة لإزالة مادة من سطح متصل. قوة تقشير MCPCB عادةً ما تكون أكبر من 9 أرطال/بوصة.

في الجدول أدناه، ندرج أيضًا بعض الميزات الإضافية للوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية حتى تتمكن من الحصول على فهم واضح لها.

مزايا لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية

بالإضافة إلى تبديد الحرارة الممتاز، تتميز لوحات الدوائر المطبوعة المعدنية بمزايا عديدة، مثل كثافة طاقة أعلى وتوصيل سعوي أفضل. سنتحدث هنا عن مزاياها الأربع بالتفصيل:

1. التبديد الحراري

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية بموصلية حرارية أعلى، حيث تنقل الحرارة أسرع بعدة مرات من لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من مادة FR-4. إضافةً إلى ذلك، وبفضل كفاءة نقل الطاقة الحرارية العالية، يمكن استخدام طبقة رقيقة من النحاس في لوحات الدوائر المطبوعة المعدنية، مما يُسهم في تقليل سُمكها الإجمالي وتكلفة تصنيعها.

2. الاستقرار الأبعاد

بالنسبة للوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من مواد تقليدية مثل FR4، تتأثر أبعادها بتغيرات بيئة الاستخدام، كارتفاع درجات الحرارة، بينما تتميز لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية بثبات نسبي. تُظهر التجارب أن التغير في أبعاد لوحات الدوائر المطبوعة ذات الطبقات المعدنية يتم التحكم فيه في نطاق يتراوح بين 2.5% و3.0% عند تغيير درجة الحرارة من 30 درجة مئوية إلى 150 درجة مئوية.

3. قابلية إعادة تدوير أعلى

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة المعدنية بقابلية إعادة تدوير عالية، فالعديد من المعادن صديقة للبيئة. فهي غير سامة ويمكن إعادة تدويرها بسهولة. على سبيل المثال، يُعدّ الألومنيوم سهل إعادة التدوير، كما أنه أقل تكلفة من مشتتات الحرارة نظرًا لسهولة استخراجه وتكريره، لذا يُمكن استخدام لوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من الألومنيوم كبديل اقتصادي.

4. عمر أطول

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية بعمر أطول نظرًا لقوتها ومتانتها مقارنةً بلوحات الدوائر المطبوعة المصنوعة من السيراميك والألياف الزجاجية. وكما هو معروف، تتميز المعادن بمتانتها وقدرتها على تحمل الصدمات، لذا فإن استخدامها في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة يقلل من خطر الكسر أثناء مراحل التصنيع والتجميع، مما يُعزز قوة المنتج النهائي.

لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية مقابل لوحة الدوائر المطبوعة القياسية

في هذا القسم، سنقوم بإجراء مقارنة بين MCPCB و PCB القياسي.

1. الموصلية

تتميز لوحة الدوائر المطبوعة القياسية بموصلية حرارية منخفضة تبلغ حوالي 0.3 واط، بينما تتميز لوحة الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات (MCPCB) بموصلية حرارية أعلى تتراوح بين 1 و2 واط.

2. مطلي من خلال الثقوب

في لوحات الدوائر المطبوعة القياسية، غالبًا ما نضطر لاستخدام ثقوب مطلية. مع ذلك، لا نحتاجها بالضرورة في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات (MCPCB).

3. تخفيف الحرارة أو تبديد الحرارة

في لوحات الدوائر المطبوعة القياسية، يجب استخدام فتحات لتبديد الحرارة. هذا يعني دورات حفر أطول وعمليات إضافية. مع ذلك، لا يتطلب MCPCB عمليات حفر أو طلاء أو ترسيب عبر الفتحات، وذلك لأن القلب المعدني يسمح بتبديد الحرارة بكفاءة.

4. قناع اللحيم

عادةً ما يكون قناع اللحام داكن اللون في لوحات الدارات المطبوعة القياسية، أي الأسود والأخضر والأزرق والأحمر. لذلك، يُوضع قناع اللحام على السطحين العلوي والسفلي. أما في لوحات الدارات المطبوعة متعددة الطبقات (MCPCB)، فيُوضع قناع اللحام على السطح فقط، ويكون عادةً أبيض اللون.

5. سماكة

تتميز لوحات الدوائر المطبوعة القياسية بتنوع كبير في السُمك بفضل استخدامها لطبقات التثبيت ومجموعات متنوعة من المواد. ومع ذلك، عادةً ما يكون تباين السُمك في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات (MCPCB) محدودًا نظرًا لاختلاف سُمك الصفائح العازلة وسمك ألواح الدعم المتاحة.

6. عملية بالقطع

تستخدم لوحات الدوائر المطبوعة القياسية عمليات تصنيع تقليدية، مثل التوجيه، والثقب، والحفر، والنقش على شكل حرف V. ومع ذلك، نحتاج إلى شفرة منشار مطلية بالماس لنقش حرف V في لوحات الدوائر المطبوعة متعددة الطبقات (MCPCB). وذلك لأن قطع المعادن يتطلب أدوات حادة.

تطبيقات لوحة الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية 

تحظى لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية بشعبية كبيرة بسبب أدائها الممتاز وتُستخدم على نطاق واسع في مختلف الصناعات:

مصابيح LED: غالبًا ما تُناسب صفائح MCPCB التطبيقات التي تُولّد حرارة عالية لا يُمكن الاستغناء عنها باستخدام المراوح التقليدية. تُستخدم صفائح MCPCB في تقنيات LED لأنها تُتيح لنا تقليل عدد مصابيح LED اللازمة لإنتاج كمية معينة من الإضاءة، وبالتالي تقليل الحرارة المُولّدة.

السيارات: تستخدم مكيفات الطاقة الخاصة بالسيارات، وأجهزة الإشعال، ومحولات المبادلة، والبصريات المتغيرة، وما إلى ذلك، جميعها لوحات الدوائر المطبوعة المعدنية.

أجهزة إمداد الطاقة: تتطلب محولات الطاقة، ومنظمات التبديل، وتحويل الطاقة عالية الكثافة، والمعدات الأخرى استخدام لوحات الدوائر المطبوعة ذات النواة المعدنية.

التطبيقات العسكرية والفضائية: يجب أن تتحمل لوحات الدوائر المطبوعة (PCBs) المستخدمة في التطبيقات العسكرية والفضائية درجات الحرارة العالية، والدوران الحراري، والرطوبة. كما يجب أن تتحمل الصدمات الميكانيكية المتكررة. لذلك، نستخدم لوحات دوائر مطبوعة ذات قلب معدني لأنها تلبي متطلبات الخدمة هذه وتسمح بسلامة هيكلية أكبر. تضمن الموصلية الحرارية العالية لألواح MCPCB توزيعًا متساويًا لدرجة الحرارة على هذه اللوحات، مما يجعلها أكثر قدرة على تحمل الدورة الحرارية، وبالتالي تمنع تكون البقع الساخنة بالقرب من المكونات النشطة.

شركة موكو للتكنولوجيا اسمٌ مرموق في صناعة لوحات الدوائر المطبوعة (PCB)، ونشتهر بخدماتنا المتميزة. إذا كنت تبحث عن تصنيع لوحات دوائر مطبوعة معدنية مُخصصة لتلبية احتياجاتك، فأنت في المكان المناسب. تتمتع موكو بخبرة واسعة ومعرفة واسعة بمختلف المواد المستخدمة في تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة المعدنية، ويضمن التزامنا بمراقبة الجودة الصارمة جودة كل لوحة دوائر مطبوعة معدنية. لا تتردد في التواصل معنا لمزيد من التفاصيل حول خدماتنا.