Cosa dovresti sapere sui PCB con nucleo metallico

Il PCB con nucleo metallico (MCPCB) è un tipo di circuito stampato che utilizza un materiale di base metallico come rame, alluminio o lega di acciaio al posto del tradizionale FR4 Materiale. Come suggerisce il nome, gli MCPCB contengono uno strato centrale metallico che consente loro di dissipare il calore in modo più efficace rispetto ai circuiti stampati standard. Grazie alle loro superiori capacità di dissipazione del calore, gli MCPCB sono diventati sempre più popolari negli ultimi anni. In questo articolo, introdurremo maggiori dettagli sui PCB con nucleo metallico, comprese le loro caratteristiche, i vantaggi, le applicazioni e altro ancora. Ora continuiamo a leggere.

Basic Conoscenza di Nucleo metallico PCB

Innanzitutto, forniscici alcune informazioni di base sui PCB con nucleo metallico:

Strutture di base di un MCPCB

Solder Mask

Strato del circuito

Strato di rame

Strato dielettrico

Strato di nucleo metallico

Radiatore

Materiale utilizzato per MCPCB

Nella maggior parte dei casi, si utilizzano alluminio e rame come materiali per il nucleo metallico, mentre alcuni possono utilizzare anche altri metalli conduttivi e una miscela di leghe speciali. Metalli diversi hanno proprietà diverse: ad esempio, l'alluminio è più economico del rame, ma il rame ha migliori prestazioni di dissipazione del calore. L'acciaio inossidabile ha un basso conducibilità termica Tuttavia, è più rigido. Pertanto, nella scelta dei materiali per il nucleo metallico, è necessario considerare l'applicazione e l'ambiente di utilizzo del PCB.

Diversi tipi di MCPCB

In base alla posizione del nucleo metallico e al numero di strati di traccia, possiamo dividere i PCB con nucleo metallico in quattro tipologie:

MCPCB a strato singolo: si riferisce al MCPCB con un solo strato di traccia su un lato.

MCPCB a doppio strato: questo tipo di MCPCB ha due strati di traccia sullo stesso lato.

MCPCB a doppio strato: per questo tipo di MCPCB sono presenti due strati di traccia su ciascun lato.

Multistrati MCPCB: si riferisce al tipo di PCB con nucleo metallico e più di 2 strati di traccia per scheda.

Caratteristiche di PCB con nucleo metallico

In questa sezione esamineremo le caratteristiche di MCPCB:

1. Spessore del PCB con nucleo metallico

Se utilizziamo l'alluminio come anima metallica, il suo spessore è compreso tra 0.8 e 2.0 mm. Tuttavia, se utilizziamo il rame come anima metallica, il suo spessore è compreso tra 1 e 5 mm. Tuttavia, le anime metalliche possono discostarsi da queste dimensioni. Pertanto, è possibile ottenere piastre più spesse o più sottili.

2. Conduttività termica del PCB con nucleo metallico

La conduttività termica di un materiale indica come il calore lo attraversa. Si riferisce quindi alla capacità di un materiale di dissipare il calore. La conduttività termica di un PCB con nucleo metallico è in genere compresa tra 1.5 W/(m·K) e 2.0 W/(m·K).

3. Resistenza al distacco del PCB con nucleo metallico

È la forza necessaria per rimuovere il materiale da una superficie aderente. La resistenza al distacco del MCPCB è in genere superiore a 9 libbre/pollice.

Nella tabella sottostante elenchiamo anche altre caratteristiche dei PCB con nucleo metallico, in modo da poterle comprendere chiaramente.

Vantaggi del PCB con nucleo metallico

Oltre all'eccellente dissipazione del calore, i PCB in metallo offrono numerosi vantaggi, come una maggiore densità di potenza e un migliore accoppiamento capacitivo. Qui ne analizziamo in dettaglio i quattro vantaggi:

1. Dissipazione termica

I PCB con nucleo metallico hanno una conduttività termica più elevata e possono trasferire il calore a una velocità molto più elevata rispetto ai PCB realizzati in FR-4. Inoltre, grazie all'elevata efficienza di trasferimento dell'energia termica, i PCB metallici possono utilizzare un sottile strato di rame, il che è vantaggioso per ridurre il consumo energetico complessivo. spessore del PCB e il suo costo di produzione.

2. stabilità dimensionale

Per i PCB realizzati con materiali tradizionali come FR4, le dimensioni saranno influenzate dalle variazioni dell'ambiente di utilizzo, come l'aumento della temperatura, mentre i PCB con nucleo metallico sono relativamente stabili. Gli esperimenti dimostrano che la variazione dimensionale dei PCB con strati metallici è controllata nell'intervallo dal 2.5% al ​​3.0% quando la temperatura varia da 30 °C a 150 °C.

3. Maggiore riciclabilità

I PCB metallici sono caratterizzati da una maggiore riciclabilità, molti metalli sono ecocompatibili. Sono atossici e possono essere riciclati senza difficoltà. Prendiamo ad esempio l'alluminio: da un lato, è molto facile da riciclare, dall'altro è meno costoso dei dissipatori di calore, poiché può essere estratto e raffinato facilmente, quindi possiamo utilizzarlo. PCB in alluminio come alternativa economicamente vantaggiosa.

4. Durata più lunga

I PCB con nucleo metallico hanno una durata maggiore in quanto sono più resistenti e durevoli rispetto ai PCB realizzati in ceramica e fibra di vetro. Come tutti sappiamo, i metalli sono robusti e possono resistere agli urti fisici, quindi utilizzare i metalli come materiali per produzione di PCB può ridurre il rischio di rottura durante le fasi di fabbricazione e assemblaggio, rendendo inoltre i prodotti finali più resistenti.

PCB con nucleo metallico vs. PCB standard

In questa sezione faremo un confronto tra MCPCB e PCB standard.

1. Conducibilità

I PCB standard hanno una bassa conduttività termica, pari a circa 0.3 W. Mentre gli MCPCB hanno una conduttività termica più elevata, compresa tra 1 e 2 W.

2. Fori passanti placcati

Nei PCB standard, spesso dobbiamo utilizzare fori passanti placcati. Tuttavia, non sono necessariamente necessari nei PCB MCPCB.

3. Sollievo termico o dissipazione del calore

Nei PCB standard, dobbiamo utilizzare i fori di via per la dissipazione del calore. Ciò significa cicli di foratura più lunghi e processi aggiuntivi. Tuttavia, il MCPCB non richiede processi di foratura, placcatura o deposizione dei fori. Questo perché il nucleo metallico consente un efficiente scarico termico e una dissipazione del calore efficiente.

4. Solder Mask

Nei PCB standard, la maschera di saldatura è solitamente di colori scuri. Quindi, i colori sono solitamente nero, verde, blu e rosso. Quindi, applichiamo la maschera di saldatura sulla parte superiore e inferiore. D'altra parte, nei PCB MCPCB, applichiamo la maschera di saldatura solo sulla parte superiore ed è generalmente di colore bianco.

5. Spessore

I PCB standard offrono un'ampia gamma di spessori grazie all'utilizzo di supporti di strato e diverse combinazioni di materiali. Tuttavia, la variazione di spessore nei PCB MCPCB è solitamente limitata a causa degli spessori disponibili per i fogli dielettrici e per le piastre di supporto.

6. Processo di lavorazione

I PCB standard utilizzano processi di lavorazione convenzionali come fresatura, svasatura, foratura e V-scoring. Tuttavia, per la V-scoring dei PCB MCPCB è necessaria una lama diamantata. Questo perché il taglio dei metalli richiede utensili affilati.

Applicazioni dei PCB con nucleo metallico 

I PCB con nucleo metallico sono popolari per le loro eccellenti prestazioni e sono ampiamente utilizzati in vari settori:

Illuminazione a LED: gli MCPCB sono spesso adatti per applicazioni che generano una grande quantità di calore che non è possibile eliminare con le ventole convenzionali. Troviamo spesso gli MCPCB nelle tecnologie a LED perché consentono di ridurre il numero di LED necessari per produrre una certa quantità di illuminazione e di ridurre la quantità di calore generato.

Automobili: i condizionatori di potenza per autoveicoli, le accensioni, i convertitori di frequenza, le ottiche variabili, ecc. utilizzano tutti PCB metallici.

Dispositivi di alimentazione: convertitori di potenza, regolatori di commutazione, conversione di potenza ad alta densità e altre apparecchiature richiedono l'uso di PCB con nucleo metallico.

Militare e aerospaziale: i PCB utilizzati in applicazioni militari e aerospaziali devono resistere a temperature estreme, cicli termici e umidità. Inoltre, devono sopportare frequenti shock meccanici. Per questo motivo, utilizziamo PCB con nucleo metallico perché soddisfano questi requisiti di servizio e consentono una maggiore integrità strutturale. L'elevata conduttività termica del MCPCB garantisce una distribuzione uniforme della temperatura su queste schede. Pertanto, sono in grado di resistere meglio ai cicli termici e quindi prevengono la formazione di punti caldi in prossimità dei componenti attivi.

MOKO Technology è un nome rinomato nel settore dei PCB e siamo noti per l'eccellenza dei nostri servizi. Se state cercando una produzione di PCB con nucleo metallico personalizzata per le vostre esigenze, siete nel posto giusto. MOKO vanta una vasta esperienza e una profonda conoscenza dei diversi materiali utilizzati per la produzione di PCB in metallo, e il nostro impegno per un rigoroso controllo qualità garantisce l'elevata qualità di ogni PCB con nucleo metallico. Non esitate a contattarci per ulteriori dettagli sui nostri servizi.