PCB Inti Logam

Papan Sirkuit Cetak Inti Logam (MCPCB), juga disebut sebagai PCB Substrat Logam Terisolasi (IMS) atau PCB termal,

Struktur Dasar MCPCB meliputi:

Lapisan masker solder
Lapisan sirkuit
Lapisan tembaga 1 ons hingga 6 ons (yang paling umum digunakan adalah 1 ons hingga 2 ons)
Lapisan dielektrik
Lapisan inti logam – heatsink atau penyebar panas

Apa itu Metal Core PCB (MCPCB)?

Papan Sirkuit Cetak Inti Logam (MCPCB), juga disebut sebagai PCB substrat logam terisolasi (IMS) atau PCB termal, adalah jenis papan sirkuit yang menggunakan bahan logam sebagai alasnya untuk pembuangan panas, berbeda dengan PCB FR4 tradisional. MCPCB dirancang untuk secara efisien mentransfer panas yang dihasilkan oleh komponen elektronik selama pengoperasian ke area yang tidak terlalu kritis, seperti heatsink logam atau inti logam itu sendiri.

MCPCB biasanya terdiri dari tiga lapisan: lapisan konduktif, lapisan isolasi termal, dan lapisan substrat logam. Konstruksi ini memungkinkan manajemen panas yang efektif, memastikan keandalan dan keawetan perangkat elektronik, terutama dalam aplikasi daya tinggi seperti lampu LED dan elektronika daya.

Jenis PCB Inti Logam

Menurut Bahan Substrat

Pemilihan bahan dasar bergantung pada persyaratan aplikasi spesifik dengan mempertimbangkan faktor-faktor seperti konduktivitas termal, kekakuan, dan biaya.

Logam yang paling umum digunakan dalam pembuatan MCPCB meliputi paduan aluminium, tembaga, dan baja:

Aluminium: Dikenal karena kemampuan perpindahan dan pembuangan panasnya yang sangat baik, aluminium relatif murah, menjadikannya pilihan paling ekonomis untuk MCPCB.
Tembaga:Meskipun menawarkan kinerja termal yang unggul, tembaga lebih mahal daripada aluminium.
Baja: Tersedia dalam varian biasa dan tahan karat, baja lebih keras daripada aluminium dan tembaga tetapi memiliki konduktivitas termal yang lebih rendah.

Menurut Struktur dan Lapisan PCB Inti Logam

MCPCB Lapisan Tunggal

MCPCB Lapisan Ganda

MCPCB Sisi Ganda

MCPCB Multilapis

Keunggulan PCB Inti Logam (MCPCB)

Pembuangan Panas Unggul: MCPCB menggunakan logam seperti aluminium atau tembaga, yang menghasilkan konduktivitas termal yang sangat baik. Fitur ini memungkinkan manajemen panas yang efisien dalam aplikasi berdaya tinggi, sehingga secara signifikan mengurangi suhu pengoperasian komponen dan meningkatkan keandalan serta masa pakai sistem. Misalnya, MCPCB dapat mentransfer panas 8 hingga 9 kali lebih cepat daripada PCB FR4 tradisional.
Mengurangi Kebutuhan Heatsink: Tidak seperti PCB FR4, yang memerlukan perangkat keras pendingin tambahan karena konduktivitas termalnya yang lebih rendah, MCPCB dapat secara efektif menghilangkan panas dengan sendirinya. Hal ini mengurangi ukuran dan kompleksitas sistem secara keseluruhan dengan menghilangkan heatsink yang besar.
Daya Tahan dan Kekuatan: Aluminium, substrat umum untuk MCPCB, menawarkan kekuatan dan daya tahan yang lebih tinggi dibandingkan dengan bahan seperti keramik dan fiberglass. Kekokohan ini meminimalkan risiko kerusakan selama produksi, perakitan, dan pengoperasian normal, sehingga memastikan kinerja yang tahan lama.
Stabilitas dimensi: MCPCB menunjukkan stabilitas dimensi yang lebih baik saat mengalami perubahan suhu. MCPCB mengalami perubahan ukuran minimal (biasanya 2.5% hingga 3.0%) pada rentang suhu 30°C hingga 150°C, memastikan kinerja yang konsisten dalam berbagai kondisi lingkungan.
Bobot Lebih Ringan dan Daya Daur Ulang Lebih Tinggi: MCPCB lebih ringan daripada PCB tradisional, sehingga lebih mudah ditangani dan dipasang. Selain itu, aluminium dapat didaur ulang dan tidak beracun, sehingga berkontribusi pada praktik yang ramah lingkungan. Aspek ini juga menjadikan aluminium sebagai alternatif yang hemat biaya dibandingkan material lain.
Seumur Hidup Lebih Lama: Kekuatan dan ketahanan aluminium tidak hanya meningkatkan kekokohan MCPCB tetapi juga berkontribusi pada masa pakai yang lebih lama. Hal ini mengurangi biaya perawatan dan kebutuhan penggantian, menjadikan MCPCB sebagai investasi yang bijaksana dalam hal keawetan.

Proses Pembuatan PCB Inti Logam

Proses produksi untuk Metal Core PCB (MCPCB) melibatkan beberapa langkah khusus karena adanya lapisan logam dalam susunannya.

Papan Lapisan Tunggal: Untuk MCPCB satu lapis tanpa transisi lapisan, prosesnya mirip dengan papan FR4 tradisional. Lapisan dielektrik ditekan dan diikat langsung ke pelat logam, memastikan adhesi yang efektif.
Tumpukan Multilapis: Untuk MCPCB multilayer, prosesnya dimulai dengan mengebor inti logam. Hal ini penting untuk memungkinkan transisi lapisan tanpa risiko korsleting. Langkah-langkah berikut menguraikan prosesnya:
- Pengeboran: Lubang yang sedikit lebih besar dibor ke dalam lapisan logam untuk menampung bahan isolasi.
- Mencolokkan: Lubang-lubang ini diisi dengan gel isolasi, yang kemudian diawetkan dan dikeraskan. Langkah ini penting untuk mempersiapkan area pelapisan tembaga.
- Plating: Setelah gel mengeras, lubang bor dilapisi dengan tembaga, mirip dengan via standar pada PCB tradisional.
- Ikatan: Lapisan dielektrik yang tersisa kemudian ditekan dan diikat ke lapisan logam.
- Pengeboran Melalui Lubang: Setelah penumpukan selesai, lubang tembus dibor melalui seluruh rakitan, diikuti dengan proses pelapisan dan pembersihan tambahan.