O que você deve saber sobre PCB com núcleo de metal

Metal Core PCB (MCPCB) é um tipo de placa de circuito impresso que utiliza um material de base metálica, como cobre, alumínio ou liga de aço, em vez do tradicional FR4 Material. Como o nome indica, as MCPCBs contêm uma camada de núcleo metálico que lhes permite dissipar o calor com mais eficiência do que as placas de circuito impresso convencionais. Com sua capacidade superior de dissipação de calor, as MCPCBs têm se tornado cada vez mais populares nos últimos anos. Neste artigo, apresentaremos mais detalhes sobre as PCBs com núcleo metálico, incluindo suas características, vantagens, aplicações e muito mais. Agora, vamos continuar lendo.

Basico Conhecimento sobre Núcleo de metal PCB

Primeiro, vamos conhecer algumas informações básicas sobre PCB com núcleo metálico:

Estruturas básicas de um MCPCB

máscara de solda

Camada de Circuito

Camada de cobre

Camada Dielétrica

Camada de núcleo de metal

Dissipador de calor

Material usado para MCPCB

Na maioria dos casos, as pessoas usam alumínio e cobre como materiais para o núcleo metálico, enquanto alguns podem usar outros metais condutores e uma mistura de ligas especiais também. Metais diferentes têm propriedades diferentes; por exemplo, o alumínio é mais barato que o cobre, mas o cobre tem melhor desempenho de dissipação de calor. O aço inoxidável tem um baixo condutividade térmica mas é mais rígido. Portanto, a aplicação e o ambiente de uso do PCB devem ser considerados ao selecionar os materiais para o núcleo metálico.

Diferentes tipos de MCPCB

De acordo com a localização do núcleo metálico e o número de camadas de traços, podemos dividir o PCB com núcleo metálico em quatro tipos, são eles:

MCPCB de camada única: refere-se ao MCPCB com apenas uma única camada de traço em um lado.

MCPCB de Camadas Duplas: Este tipo de MCPCB possui duas camadas de traços no mesmo lado.

MCPCB de camada dupla face: para esse tipo de MCPCB, há duas camadas de rastreamento em cada lado.

Multi-camadas MCPCB: Refere-se ao tipo de PCB com núcleo metálico com mais de 2 camadas de traços por placa.

Características de PCB com núcleo metálico

Nesta seção, daremos uma olhada nos recursos do MCPCB:

1. Espessura do PCB com núcleo metálico

Se usarmos alumínio como núcleo metálico, sua espessura será de 0.8 a 2.0 mm. No entanto, se usarmos cobre como núcleo metálico, sua espessura será de 1 a 5 mm. Contudo, núcleos metálicos podem divergir dessas dimensões. Portanto, chapas mais grossas e mais finas são possíveis.

2. Condutividade térmica do PCB com núcleo metálico

A condutividade térmica do material mostra como ele permite que o calor flua através dele. Portanto, está relacionada à capacidade de um material de dissipar calor. A condutividade térmica de uma placa de circuito impresso com núcleo metálico está normalmente entre 1.5 W/(m·K) e 2.0 W/(m·K).

3. Resistência à descamação de PCB com núcleo metálico

É a força necessária para remover material de uma superfície aderida. A resistência ao descolamento do MCPCB é normalmente superior a 9 lb/pol.

Na tabela abaixo, também listamos mais algumas características do PCB com núcleo de metal para que você possa entendê-las claramente.

Vantagens do PCB de núcleo metálico

Além da excelente dissipação de calor, as PCBs metálicas apresentam muitas vantagens, como maior densidade de potência e melhor acoplamento capacitivo. Aqui, falaremos sobre suas quatro vantagens em detalhes:

1. Dissipação Térmica

Os PCBs com núcleo metálico possuem maior condutividade térmica e podem transferir calor várias vezes mais rápido do que os PCBs feitos de FR-4. Além disso, devido à alta eficiência de transferência de energia térmica, o PCB metálico pode utilizar uma fina camada de cobre, o que é benéfico para reduzir o consumo geral. espessura do PCB e seu custo de fabricação.

2. estabilidade dimensional

Para PCBs feitos de materiais tradicionais como o FR4, suas dimensões serão afetadas por mudanças no ambiente de uso, como o aumento da temperatura, enquanto o PCB com núcleo metálico é relativamente estável. Experimentos mostram que a mudança dimensional de PCBs com camadas metálicas é controlada na faixa de 2.5% a 3.0% quando a temperatura é alterada de 30 °C para 150 °C.

3. Maior reciclabilidade

PCBs metálicos apresentam maior reciclabilidade, e muitos metais são ecologicamente corretos. Eles não são tóxicos e podem ser reciclados sem dificuldade. Tomando o alumínio como exemplo, por um lado, é muito fácil de reciclar e, por outro, é mais barato do que dissipadores de calor, pois pode ser facilmente extraído e refinado, então podemos usá-lo. PCB de alumínio como uma alternativa econômica.

4. Vida útil mais longa

PCBs com núcleo metálico têm uma vida útil mais longa, pois são mais resistentes e duráveis ​​do que PCBs feitos de cerâmica e fibra de vidro. Como todos sabemos, os metais são robustos e podem suportar choques físicos, o uso de metais como materiais para fabricação de PCBs pode reduzir o risco de quebra durante as etapas de fabricação e montagem, o que também torna os produtos finais mais resistentes.

PCB com núcleo metálico vs. PCB padrão

Nesta seção, faremos uma comparação entre o MCPCB e o PCB padrão.

1. Condutividade

O PCB padrão tem uma condutividade térmica baixa, em torno de 0.3 W. Já o MCPCB tem uma condutividade térmica mais alta, variando de 1 a 2 W.

2. Banhado através de furos

Em PCBs padrão, frequentemente precisamos usar furos passantes revestidos. No entanto, não precisamos necessariamente deles em MCPCBs.

3. Alívio térmico ou dissipação de calor

Precisamos usar vias para dissipação de calor em PCBs padrão. Isso significa que há ciclos de perfuração mais longos e processos adicionais. No entanto, o MCPCB não requer processos de perfuração, galvanoplastia ou deposição. Isso ocorre porque o núcleo metálico permite alívio térmico e dissipação de calor eficientes.

4. máscara de solda

A máscara de solda geralmente é de cores escuras em PCBs padrão. Portanto, as cores geralmente são preto, verde, azul e vermelho. Portanto, aplicamos a máscara de solda nas partes superior e inferior. Por outro lado, em PCBs MCPCB, aplicamos a máscara de solda apenas na parte superior e ela geralmente é branca.

5. Espessura

PCBs padrão têm uma ampla gama de espessuras disponíveis devido ao uso de montagens em camadas e diversas combinações de materiais. No entanto, a variação de espessura em MCPCBs geralmente é limitada devido às espessuras de chapa dielétrica e de placa de suporte disponíveis.

6. Processo de usinagem

PCBs padrão utilizam processos de usinagem convencionais, como roteamento, escareamento, furação e vincagem em V. No entanto, precisamos de uma lâmina de serra com revestimento de diamante para a vincagem em V de PCBs de MCP. Isso ocorre porque o corte de metais requer ferramentas afiadas.

Aplicações de PCB com núcleo metálico 

PCBs com núcleo metálico são populares devido ao seu excelente desempenho e são amplamente utilizados em vários setores:

Luzes de LED: MCPCBs são frequentemente adequados para aplicações que geram uma grande quantidade de calor que não podemos eliminar com ventiladores convencionais. Frequentemente encontramos MCPCBs em tecnologias de LED porque nos permitem reduzir o número de LEDs necessários para produzir uma certa quantidade de iluminação e reduzir a quantidade de calor gerado.

Automóvel: Condicionadores de energia automotivos, ignições, conversores de troca, ópticas variáveis, etc., todos usam PCBs de metal.

Dispositivos de fonte de alimentação: conversores de energia, reguladores de comutação, conversão de energia de alta densidade e outros equipamentos exigem o uso de PCBs com núcleo de metal.

Militar e Aeroespacial: As PCBs em aplicações militares e aeroespaciais devem suportar temperaturas extremas, ciclos térmicos e umidade. Além disso, precisam suportar choques mecânicos frequentes. Por isso, utilizamos uma PCB com núcleo metálico, pois ela atende a esses requisitos de serviço e permite maior integridade estrutural. A alta condutividade térmica da MCPCB garante a distribuição uniforme da temperatura nessas placas. Portanto, elas são mais capazes de suportar ciclos térmicos e, portanto, evitam a formação de pontos quentes perto dos componentes ativos.

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