Le PCB à noyau métallique (MCPCB) est un type de carte de circuit imprimé qui utilise un matériau de base métallique tel que le cuivre, l'aluminium ou un alliage d'acier au lieu du matériau traditionnel. FR4 Matériau. Comme leur nom l'indique, les MCPCB contiennent une couche métallique qui leur permet de dissiper la chaleur plus efficacement que les circuits imprimés standard. Grâce à leurs capacités supérieures de dissipation thermique, les MCPCB ont connu un succès croissant ces dernières années. Dans cet article, nous vous présenterons plus en détail les circuits imprimés à cœur métallique, notamment leurs caractéristiques, leurs avantages, leurs applications, etc. Poursuivons notre lecture.
Basic La connaissance sur Noyau métallique PCB
Tout d’abord, laissez-nous connaître quelques informations de base sur les PCB à noyau métallique :
Structures de base d'un MCPCB
Solder Mask
Couche de circuit
Couche de cuivre
Couche diélectrique
Couche centrale métallique
Dissipateur de chaleur
Matériau utilisé pour le MCPCB
Dans la plupart des cas, l'aluminium et le cuivre sont utilisés comme matériaux pour le noyau métallique, tandis que d'autres utilisent d'autres métaux conducteurs et un mélange d'alliages spéciaux. Chaque métal possède des propriétés différentes. Par exemple, l'aluminium est moins cher que le cuivre, mais ce dernier offre une meilleure dissipation thermique. L'acier inoxydable présente une faible conductivité thermique. conductivité thermique mais il est plus rigide. Par conséquent, l'application et l'environnement d'utilisation du PCB doivent être pris en compte lors du choix des matériaux pour le noyau métallique.
Différents types de MCPCB
Selon l'emplacement du noyau métallique et le nombre de couches de traces, nous pouvons diviser le PCB à noyau métallique en quatre types, à savoir :
MCPCB monocouche : il s'agit d'un MCPCB avec une seule couche de trace sur un côté.
MCPCB double couche : ce type de MCPCB possède deux couches de traces sur le même côté.
MCPCB à double couche : pour ce type de MCPCB, il y a deux couches de traces de chaque côté.
Multi-couches MCPCB : Il s'agit du type de PCB à noyau métallique avec plus de 2 couches de traces par carte.
Features de PCB à noyau métallique
Dans cette section, nous examinerons les fonctionnalités du MCPCB :
- Épaisseur du PCB à noyau métallique
Si l'âme métallique est en aluminium, son épaisseur est de 0.8 à 2.0 mm. En revanche, si l'âme métallique est en cuivre, son épaisseur est de 1 à 5 mm. Cependant, les âmes métalliques peuvent différer de ces dimensions. Des plaques plus ou moins épaisses sont donc possibles.
- Conductivité thermique des circuits imprimés à noyau métallique
La conductivité thermique d'un matériau indique comment il laisse passer la chaleur. Elle est donc liée à sa capacité à dissiper la chaleur. La conductivité thermique d'un circuit imprimé à cœur métallique est généralement comprise entre 1.5 W/(m·K) et 2.0 W/(m·K).
- Résistance au pelage des circuits imprimés à noyau métallique
Il s'agit de la force nécessaire pour retirer le matériau d'une surface collée. La résistance au pelage du MCPCB est généralement supérieure à 9 lb/po.
Dans le tableau ci-dessous, nous listons également quelques autres caractéristiques des PCB à noyau métallique afin que vous puissiez en avoir une compréhension claire.
| Épaisseur d'aluminium | 0.8-2.0mm |
| La conductivité thermique | 1.5 W – 2.0 W/(m·K) |
| Peeling force | > 9 lb/po |
| Résistance à la soudure | SF: 288℃, >180 sec |
| Tension de claquage | >3000v |
| Angle de perte diélectrique | 0.03 |
| Inflammabilité | UL94V-0 |
| Épaisseur d'aluminium | 0.8-2.0mm |
Avantages du PCB à noyau métallique
Outre une excellente dissipation thermique, les circuits imprimés métalliques présentent de nombreux avantages, tels qu'une densité de puissance plus élevée et un meilleur couplage capacitif. Nous détaillons ici leurs quatre avantages :
- Dissipation thermique
Les circuits imprimés à cœur métallique présentent une conductivité thermique supérieure et un transfert de chaleur plusieurs fois plus rapide que ceux en FR-4. De plus, grâce à leur haut rendement de transfert d'énergie thermique, les circuits imprimés métalliques peuvent être dotés d'une fine couche de cuivre, ce qui permet de réduire la consommation globale. épaisseur du PCB et son coût de fabrication.
- stabilité dimensionnelle
Les dimensions des circuits imprimés fabriqués à partir de matériaux traditionnels tels que le FR4 sont affectées par les variations de l'environnement d'utilisation, telles que l'augmentation de la température, tandis que celles des circuits imprimés à cœur métallique sont relativement stables. Des expériences montrent que la variation dimensionnelle des circuits imprimés à couches métalliques est contrôlée entre 2.5 % et 3.0 % lorsque la température passe de 30 °C à 150 °C.
- Recyclabilité accrue
Les PCB métalliques se caractérisent par une meilleure recyclabilité et de nombreux métaux sont respectueux de l'environnement. Ils sont non toxiques et peuvent être recyclés sans difficulté. Prenons l'exemple de l'aluminium : d'une part, il est très facile à recycler et, d'autre part, il est moins coûteux que les dissipateurs thermiques, car il est facile à extraire et à raffiner. Nous pouvons donc l'utiliser. PCB en aluminium comme une alternative rentable.
- Durée de vie plus longue
Les circuits imprimés à cœur métallique ont une durée de vie plus longue, car ils sont plus robustes et plus durables que ceux en céramique et en fibre de verre. Comme nous le savons tous, les métaux sont robustes et peuvent résister aux chocs physiques. L'utilisation de métaux comme matériaux pour fabrication de PCB peut réduire le risque de casse lors des 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 établir une comparaison entre le MCPCB et le PCB standard.
- Conductivité
Les PCB standard ont une faible conductivité thermique, d'environ 0.3 W. Les MCPCB, quant à eux, ont une conductivité thermique plus élevée, comprise entre 1 et 2 W.
- Trous traversants plaqués
Dans les circuits imprimés standard, nous utilisons souvent des trous métallisés. Cependant, ils ne sont pas forcément nécessaires dans les MCPCB.
- Soulagement thermique ou dissipation de chaleur
Les PCB standard doivent utiliser des vias pour dissiper la chaleur. Cela implique des cycles de perçage plus longs et des processus supplémentaires. Cependant, les MCPCB ne nécessitent pas de perçage, de placage ou de dépôt de vias, car leur noyau métallique assure une dissipation thermique efficace.
- Solder Mask
Sur les circuits imprimés standard, le masque de soudure est généralement de couleur foncée. Il est donc généralement noir, vert, bleu et rouge. Il est donc appliqué sur les faces supérieure et inférieure. En revanche, sur les circuits imprimés MCPCB, il est appliqué uniquement sur la face supérieure, généralement blanche.
- Épaisseur
Les circuits imprimés standard offrent une large gamme d'épaisseurs grâce à l'utilisation de supports de couches et à diverses combinaisons de matériaux. Cependant, la variation d'épaisseur des MCPCB est généralement limitée en raison des épaisseurs de feuille diélectrique et de plaque de support disponibles.
- Processus d'usinage
Les circuits imprimés standard utilisent des procédés d'usinage conventionnels tels que le routage, le fraisage, le perçage et le rainurage en V. Cependant, pour le rainurage en V des MCPCB, une lame de scie diamantée est nécessaire. En effet, la découpe des métaux nécessite des outils tranchants.
| PCB standard | PCB à noyau métallique | |
| Conductivité | 0.3W | 1-2W |
| Trous traversants plaqués | Requis | Non requis |
| Dissipation de la chaleur | Routes | Noyau métallique |
| Solder Mask | Couleur sombre | Couleur blanche |
| Épaisseur | Gamme étendue | Limité |
| Processus d'usinage | Outils ordinaires | Outils pointus |
Applications des circuits imprimés à noyau métallique
Les circuits imprimés à noyau métallique sont populaires en raison de leurs excellentes performances et sont largement utilisés dans diverses industries :
Éclairage LED : Les MCPCB sont souvent adaptés aux applications générant une chaleur importante, impossible à éliminer avec des ventilateurs conventionnels. On les retrouve fréquemment dans les technologies LED, car ils permettent de réduire le nombre de LED nécessaires pour produire un éclairage précis et de réduire la chaleur générée.
Automobile : les conditionneurs de puissance automobiles, les allumages, les convertisseurs de commutation, les optiques variables, etc. utilisent tous des circuits imprimés métalliques.
Dispositifs d'alimentation : les convertisseurs de puissance, les régulateurs de commutation, la conversion de puissance haute densité et d'autres équipements nécessitent l'utilisation de circuits imprimés à noyau métallique.
Militaire et aérospatial : Les circuits imprimés des applications militaires et aérospatiales doivent résister à des températures extrêmes, aux cycles thermiques et à l'humidité. Ils doivent également supporter des chocs mécaniques fréquents. C'est pourquoi nous utilisons des circuits imprimés à cœur métallique, car ils répondent à ces exigences de service et garantissent une meilleure intégrité structurelle. La conductivité thermique élevée des MCPCB assure une répartition uniforme de la température sur ces cartes. Elles résistent ainsi mieux aux cycles thermiques et empêchent ainsi la formation de points chauds à proximité des composants actifs.
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