Wat moet u weten over Metal Core PCB's?

Metal Core PCB (MCPCB) is een type printplaat dat gebruikmaakt van een metalen basismateriaal zoals koper, aluminium of staallegering in plaats van de traditionele FR4 Materiaal. Zoals de naam al doet vermoeden, bevatten MCPCB's een metalen kernlaag waardoor ze warmte effectiever afvoeren dan standaard printplaten. Dankzij hun superieure warmteafvoer zijn MCPCB's de laatste jaren steeds populairder geworden. In dit artikel zullen we meer details geven over de printplaat met metalen kern, inclusief de kenmerken, voordelen, toepassingen, enzovoort. Laten we nu verder lezen.

Basic Kennis over Metalen kern PCB

Laten we eerst wat basisinformatie over metal core PCB's weten:

Basisstructuren van een MCPCB

Soldeer masker

Circuitlaag

Koperen laag

diëlektrische laag

Metalen kernlaag

Heat Sink

Materiaal gebruikt voor MCPCB

In de meeste gevallen gebruiken mensen aluminium en koper als materialen voor de metalen kern, terwijl sommigen ook andere geleidende metalen en een mengsel van speciale legeringen gebruiken. Verschillende metalen hebben verschillende eigenschappen. Aluminium is bijvoorbeeld goedkoper dan koper, maar koper heeft een betere warmteafvoer. Roestvrij staal heeft een lage thermische geleidbaarheid maar het is stijver. Daarom moet bij de materiaalkeuze voor de metalen kern rekening worden gehouden met de toepassing en gebruiksomgeving van de printplaat.

Verschillende soorten MCPCB

Afhankelijk van de locatie van de metalen kern en het aantal sporenlagen kunnen we de metalen kern-PCB in vier typen verdelen, namelijk:

Single Layer MCPCB: Dit verwijst naar de MCPCB met slechts één sporenlaag aan één kant.

Dubbellaags MCPCB: Dit type MCPCB heeft twee sporenlagen aan dezelfde kant.

Dubbelzijdige laag MCPCB: Bij dit type MCPCB bevinden zich twee sporenlagen aan elke kant.

Meerdere lagen MCPCB: Dit betreft het type printplaat met metalen kern en meer dan 2 sporenlagen per plaat.

Kenmerken van Metal Core PCB

In dit gedeelte bekijken we de kenmerken van MCPCB:

1. Metalen kern PCB dikte

Als we aluminium als metalen kern gebruiken, is de dikte 0.8-2.0 mm. Als we echter koper als metalen kern gebruiken, is de dikte 1-5 mm. Metalen kernen kunnen echter afwijken van deze afmetingen. Er zijn dus dikkere en dunnere platen mogelijk.

2. Thermische geleidbaarheid van metalen kern-PCB's

De thermische geleidbaarheid van het materiaal geeft aan hoe warmte erdoorheen stroomt. Het heeft dus betrekking op het vermogen van een materiaal om warmte af te voeren. De thermische geleidbaarheid van een printplaat met metalen kern ligt doorgaans tussen 1.5 W/(m·K) en 2.0 W/(m·K).

3. Metalen kern PCB-pelsterkte

Het is de kracht die nodig is om materiaal van een vastzittend oppervlak te verwijderen. De pelsterkte van MCPCB is doorgaans groter dan 9 lb/inch.

In de onderstaande tabel vindt u nog een aantal kenmerken van metal core PCB's, zodat u ze beter begrijpt.

Voordelen van een metalen kern-PCB

Naast een uitstekende warmteafvoer hebben metalen printplaten vele voordelen, zoals een hogere vermogensdichtheid en betere capacitieve koppeling. Hier bespreken we de vier voordelen ervan in detail:

1. Thermische dissipatie

PCB's met een metalen kern hebben een hogere thermische geleidbaarheid en kunnen warmte vele malen sneller overdragen dan PCB's die van FR-4 zijn gemaakt. Bovendien kan de metalen PCB, dankzij de hoge thermische energieoverdrachtsefficiëntie, een dunne koperlaag gebruiken, wat gunstig is voor het verminderen van de totale dikte van de printplaat en de productiekosten.

2. Dimensiestabiliteit

Bij printplaten van traditionele materialen zoals FR4 worden de afmetingen beïnvloed door veranderingen in de gebruiksomgeving, zoals temperatuurstijgingen. De printplaat met metalen kern is daarentegen relatief stabiel. Experimenten tonen aan dat de afmetingsverandering van printplaten met metaallagen binnen het bereik van 2.5% tot 3.0% blijft wanneer de temperatuur wordt gewijzigd van 30 °C naar 150 °C.

3. Hogere recyclebaarheid

Metalen printplaten zijn beter recyclebaar en veel metalen zijn milieuvriendelijk. Ze zijn niet giftig en kunnen zonder problemen worden gerecycled. Neem bijvoorbeeld aluminium: enerzijds is het zeer gemakkelijk te recyclen, anderzijds is het goedkoper dan koellichamen, omdat het gemakkelijk kan worden gewonnen en geraffineerd, zodat we... aluminium printplaat als kosteneffectief alternatief.

4. Langere levensduur

PCB's met een metalen kern gaan langer mee omdat ze sterker en duurzamer zijn dan PCB's van keramiek en glasvezel. Zoals we allemaal weten, zijn metalen robuust en bestand tegen fysieke schokken. PCB's produceren kan het risico op breuk tijdens de productie- en assemblagefases verkleinen, waardoor de eindproducten ook sterker worden.

Metal Core PCB versus standaard PCB

In dit gedeelte vergelijken we de MCPCB met een standaard-PCB.

1. Geleidingsvermogen

Standaard PCB's hebben een lage thermische geleidbaarheid van ongeveer 0.3 W. MCPCB's hebben daarentegen een hogere thermische geleidbaarheid van 1-2 W.

2. Vergulde gaten

In standaard PCB's moeten we vaak doorgemetalliseerde gaten gebruiken. In MCPCB's hebben we ze echter niet per se nodig.

3. Thermische verlichting of warmteafvoer

We moeten via's gebruiken voor warmteafvoer in standaard PCB's. Dit betekent dat er langere boorcycli en extra processen nodig zijn. MCPCB vereist echter geen via-boor-, plating- of depositieprocessen. Dit komt doordat de metalen kern zorgt voor een efficiënte thermische ontlasting en warmteafvoer.

4. Soldeer masker

Het soldeermasker heeft op standaard PCB's meestal een donkere kleur. De kleuren zijn meestal zwart, groen, blauw en rood. Daarom brengen we het soldeermasker aan de boven- en onderkant aan. Bij MCPCB's daarentegen brengen we het soldeermasker alleen aan de bovenkant aan en is het meestal wit van kleur.

5. Dikte

Standaard PCB's zijn verkrijgbaar in een breed scala aan diktes dankzij het gebruik van laagbevestigingen en diverse materiaalcombinaties. De diktevariatie in MCPCB's is echter meestal beperkt vanwege de beschikbare diktes van de diëlektrische plaat en de achterplaat.

6. Bewerkingsproces

Standaard PCB's maken gebruik van conventionele bewerkingsprocessen zoals frezen, verzinken, boren en v-groeven. Voor het v-groeven van MCPCB's hebben we echter een diamantzaagblad nodig. Dit komt doordat het zagen van metalen scherp gereedschap vereist.

Toepassingen van Metal Core PCB 

Metal core PCB's zijn populair vanwege hun uitstekende prestaties en worden veel gebruikt in verschillende industrieën:

LED-verlichting: MCPCB's zijn vaak geschikt voor toepassingen die veel warmte genereren die we met conventionele ventilatoren niet kunnen elimineren. We vinden MCPCB's vaak terug in LED-technologieën omdat ze het aantal LED's dat nodig is om een ​​bepaalde hoeveelheid licht te produceren, kunnen verminderen en de hoeveelheid warmte die wordt gegenereerd, kunnen verminderen.

Automobiel: Spanningsomvormers, ontstekingscomponenten, swap-converters, variabele optica en dergelijke in auto's maken allemaal gebruik van metalen printplaten.

Voedingsapparatuur: Vermogensomvormers, schakelregelaars, hoogdichtheidsvermogenconversieapparatuur en andere apparatuur vereisen het gebruik van printplaten met metalen kern.

Militair en lucht- en ruimtevaart: PCB's in militaire en lucht- en ruimtevaarttoepassingen moeten bestand zijn tegen extreme temperaturen, thermische schommelingen en vocht. Bovendien moeten ze bestand zijn tegen frequente mechanische schokken. Daarom gebruiken we een PCB met metalen kern, omdat deze aan deze eisen voldoet en een grotere structurele integriteit biedt. De hoge thermische geleidbaarheid van MCPCB zorgt voor een gelijkmatige temperatuurverdeling op deze printplaten. Daardoor zijn ze beter bestand tegen thermische schommelingen en wordt de vorming van hotspots in de buurt van actieve componenten voorkomen.

MOKO Technology is een gerenommeerde naam in de PCB-industrie en staat bekend om onze uitstekende service. Bent u op zoek naar maatwerk PCB-productie met metalen kern? Dan bent u bij ons aan het juiste adres. MOKO heeft ruime ervaring en is goed bekend met de verschillende materialen die gebruikt worden voor de productie van metalen PCB's. Onze toewijding aan strenge kwaliteitscontrole garandeert de hoge kwaliteit van elke PCB met metalen kern. Neem gerust contact met ons op voor meer informatie over onze diensten.