La PCB con núcleo metálico (MCPCB) es un tipo de placa de circuito impreso que utiliza un material de base metálica como cobre, aluminio o aleación de acero en lugar del material tradicional. FR4 Material. Como su nombre indica, las placas de circuito impreso MCPCB contienen una capa de núcleo metálico que les permite disipar el calor con mayor eficacia que las placas de circuito impreso estándar. Gracias a su superior capacidad de disipación de calor, las placas de circuito impreso MCPCB se han vuelto cada vez más populares en los últimos años. En este artículo, presentaremos más detalles sobre las placas de circuito impreso con núcleo metálico, incluyendo sus características, ventajas, aplicaciones, etc. Continúe leyendo.
Básico Conocimiento acerca de Núcleo metálico PCB
En primer lugar, conozcamos algo de información básica sobre la PCB con núcleo metálico:
Estructuras básicas de un MCPCB
Máscara para soldar
Capa de circuito
Capa de cobre
Capa dieléctrica
Capa de núcleo metálico
Disipador de calor
Material utilizado para MCPCB
En la mayoría de los casos, se utilizan aluminio y cobre como materiales para el núcleo metálico, mientras que otros pueden usar otros metales conductores y una mezcla de aleaciones especiales. Cada metal tiene propiedades diferentes; por ejemplo, el aluminio es más económico que el cobre, pero este último ofrece una mejor disipación del calor. El acero inoxidable tiene un bajo... conductividad térmica Sin embargo, es más rígido. Por lo tanto, al seleccionar los materiales para el núcleo metálico, se debe considerar la aplicación y el entorno de uso de la PCB.
Diferentes tipos de MCPCB
Según la ubicación del núcleo metálico y la cantidad de capas traza, podemos dividir la PCB con núcleo metálico en cuatro tipos, que son:
MCPCB de una sola capa: se refiere al MCPCB con solo una capa traza en un lado.
MCPCB de doble capa: este tipo de MCPCB tiene dos capas traza en el mismo lado.
MCPCB de doble capa: para este tipo de MCPCB, hay dos capas traza en cada lado.
Multi-capas MCPCB: Se refiere al tipo de PCB con núcleo metálico con más de 2 capas traza por placa.
Caracteristicas de PCB con núcleo metálico
En esta sección, veremos las características de MCPCB:
- Espesor de PCB con núcleo metálico
Si se utiliza aluminio como núcleo metálico, su espesor es de 0.8 a 2.0 mm. Sin embargo, si se utiliza cobre, su espesor es de 1 a 5 mm. No obstante, los núcleos metálicos pueden variar de estas dimensiones. Por lo tanto, se pueden utilizar placas más gruesas o más delgadas.
- Conductividad térmica de PCB con núcleo metálico
La conductividad térmica de un material muestra cómo permite el flujo de calor a través de él. Por lo tanto, se relaciona con su capacidad para disipar el calor. La conductividad térmica de una PCB con núcleo metálico suele estar entre 1.5 W/(m·K) y 2.0 W/(m·K).
- Resistencia al pelado de la PCB con núcleo metálico
Es la fuerza necesaria para retirar material de una superficie adherida. La resistencia al desprendimiento del MCPCB suele ser superior a 9 lb/pulg.
En la siguiente tabla, también enumeramos algunas características más de la PCB con núcleo de metal para que pueda comprenderlas claramente.
| Espesor de aluminio | 0.8-2.0mm |
| Conductividad térmica | 1.5 W – 2.0 W/(m·K) |
| Fuerza de pelado | >9 libras/pulgada |
| Resistencia a la soldadura | SF: 288℃, >180 s |
| Cortocircuito | > 3000v |
| Ángulo de pérdida dieléctrica | 0.03 |
| inflamabilidad | UL 94V-0 |
| Espesor de aluminio | 0.8-2.0mm |
Ventajas de la PCB con núcleo metálico
Además de una excelente disipación térmica, las PCB metálicas ofrecen numerosas ventajas, como una mayor densidad de potencia y un mejor acoplamiento capacitivo. A continuación, detallamos sus cuatro ventajas:
- Disipación térmica
Las PCB con núcleo metálico tienen mayor conductividad térmica y pueden transferir calor varias veces más rápido que las PCB fabricadas con FR-4. Además, debido a su alta eficiencia de transferencia de energía térmica, las PCB metálicas pueden usar una fina capa de cobre, lo que resulta beneficioso para reducir el consumo total. Espesor de la PCB y su coste de fabricación.
- Estabilidad dimensional
En el caso de las PCB fabricadas con materiales tradicionales como FR4, sus dimensiones se verán afectadas por cambios en el entorno de uso, como el aumento de temperatura, mientras que las PCB con núcleo metálico son relativamente estables. Experimentos demuestran que el cambio dimensional de las PCB con capas metálicas se controla en un rango de 2.5 % a 3.0 % cuando la temperatura varía de 30 °C a 150 °C.
- Mayor reciclabilidad
Las placas de circuito impreso (PCB) metálicas se caracterizan por su mayor reciclabilidad, ya que muchos metales son ecológicos. No son tóxicas y se pueden reciclar sin dificultad. Por ejemplo, el aluminio es muy fácil de reciclar y, por otro lado, es más económico que los disipadores de calor, ya que se puede extraer y refinar fácilmente, lo que permite su uso. PCB de aluminio como una alternativa rentable.
- Mayor vida útil
Las PCB con núcleo metálico tienen una vida útil más larga, ya que son más resistentes y duraderas que las PCB de cerámica y fibra de vidrio. Como todos sabemos, los metales son robustos y pueden soportar impactos físicos, por lo que su uso como materiales... 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 resistentes.
PCB con núcleo metálico vs. PCB estándar
En esta sección, haremos una comparación entre la MCPCB y la PCB estándar.
- Conductividad
La PCB estándar tiene una conductividad térmica baja, de alrededor de 0.3 W. Mientras que la MCPCB tiene una conductividad térmica más alta, de entre 1 y 2 W.
- Agujeros pasantes chapados
En las PCB estándar, a menudo es necesario usar orificios pasantes chapados. Sin embargo, no son necesariamente necesarios en las PCB MC.
- Alivio térmico o disipación de calor
En las PCB estándar, es necesario usar vías para disipar el calor. Esto implica ciclos de taladrado más largos y procesos adicionales. Sin embargo, la PCB MC no requiere taladrado de vías, ni procesos de recubrimiento ni deposición. Esto se debe a que el núcleo metálico permite un alivio térmico y una disipación del calor eficientes.
- Máscara para soldar
La máscara de soldadura suele ser de colores oscuros en las PCB estándar. Por lo tanto, los colores suelen ser negro, verde, azul y rojo. Por lo tanto, se aplica en la parte superior e inferior. Por otro lado, en las PCB MC, se aplica solo en la parte superior y generalmente es de color blanco.
- Grosor
Las PCB estándar ofrecen una amplia gama de espesores gracias al uso de montajes en capas y diversas combinaciones de materiales. Sin embargo, la variación de espesor en las PCB MC suele ser limitada debido a los espesores disponibles de las láminas dieléctricas y de las placas de soporte.
- Proceso de mecanizado
Las PCB estándar utilizan procesos de mecanizado convencionales, como fresado, avellanado, taladrado y ranurado en V. Sin embargo, para el ranurado en V de las PCB de circuito impreso (MCPCB), se necesita una hoja de sierra con recubrimiento de diamante. Esto se debe a que el corte de metales requiere herramientas afiladas.
| PCB estándar | PCB de núcleo metálico | |
| Conductividad | 0.3W | 1-2W |
| Agujeros pasantes chapados | Obligatorio | No requerido |
| Disipación de calor | Vía | Núcleo metálico |
| Máscara para soldar | Color oscuro | El color blanco |
| Grosor | Amplia gama | Limitada |
| Proceso de mecanizado | Herramientas ordinarias | Herramientas afiladas |
Aplicaciones de PCB con núcleo metálico
Las PCB con núcleo metálico son populares debido a su excelente rendimiento y se utilizan ampliamente en diversas industrias:
Luces LED: Las placas de circuito impreso MCPCB suelen ser adecuadas para aplicaciones que generan una gran cantidad de calor que no se puede eliminar con ventiladores convencionales. Es frecuente encontrar placas de circuito impreso MCPCB en tecnologías LED porque permiten reducir la cantidad de LED necesarios para producir cierta iluminación y la cantidad de calor generado.
Automóvil: Los acondicionadores de energía, encendidos, convertidores de intercambio, ópticas variables, etc. de automóviles utilizan PCB de metal.
Dispositivos de suministro de energía: Los convertidores de potencia, reguladores de conmutación, conversión de potencia de alta densidad y otros equipos requieren el uso de PCB con núcleo metálico.
Militar y aeroespacial: Las PCB en aplicaciones militares y aeroespaciales deben soportar temperaturas extremas, ciclos térmicos y humedad. Además, deben soportar frecuentes impactos mecánicos. Por lo tanto, utilizamos PCB con núcleo metálico, ya que cumplen con estos requisitos de servicio y permiten una mayor integridad estructural. La alta conductividad térmica de las PCB con núcleo metálico garantiza una distribución uniforme de la temperatura en estas placas. Por lo tanto, son más resistentes a los ciclos térmicos y, por lo tanto, previenen la formación de puntos calientes cerca de los componentes activos.
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