メタルコアPCB

金属コアプリント回路基板（MCPCB）、絶縁金属基板（IMS）PCBまたはサーマルPCBとも呼ばれる。

MCPCB の基本構造は次のとおりです。

ソルダーマスク層
回路層
銅層 1 オンス～ 6 オンス (最も一般的に使用されるのは 1 オンス～ 2 オンス)
誘電体層
金属コア層 - ヒートシンクまたはヒートスプレッダー

メタルコアPCB(MCPCB)とは何ですか？

メタルコアプリント基板（MCPCB）は、絶縁金属基板（IMS）PCBまたはサーマルPCBとも呼ばれ、従来のFR4 PCBとは異なり、放熱のために金属材料をベースとして採用したタイプの回路基板です。MCPCBは、動作中に電子部品から発生する熱を、金属ヒートシンクや金属コア自体など、それほど重要でない領域に効率的に伝達するように設計されています。

MCPCBは通常、導電層、断熱層、金属基板層の3層で構成されています。この構造により、効果的な熱管理が可能になり、特にLED照明やパワーエレクトロニクスなどの高出力アプリケーションにおいて、電子機器の信頼性と長寿命が確保されます。

金属コアPCBの種類

基板材質に応じて

ベース材料の選択は、特定のアプリケーション要件、熱伝導率、剛性、コストなどの要素のバランスに応じて異なります。

MCPCB 製造で最も一般的に使用される金属には、アルミニウム、銅、鋼合金などがあります。

アルミアルミニウムは優れた熱伝達および放熱能力で知られ、比較的安価であるため、MCPCB にとって最も経済的な選択肢となります。
銅銅は優れた熱性能を備えていますが、アルミニウムよりも高価です。
鋼鉄: 標準タイプとステンレスタイプがあり、スチールはアルミニウムや銅よりも硬いですが、熱伝導率は低くなります。

金属コアPCBの構造と層に応じて

単層MCPCB

二層MCPCB

両面MCPCB

多層MCPCB

メタルコアPCB（MCPCB）の利点

優れた熱放散MCPCBはアルミニウムや銅などの金属を使用し、優れた熱伝導性を備えています。この特性により、高出力アプリケーションにおける効率的な熱管理が可能になり、部品の動作温度を大幅に低減し、システムの信頼性と寿命を向上させます。例えば、MCPCBは従来のFR8 PCBと比較して9～4倍の速度で熱を伝達します。
ヒートシンクの必要性の低減熱伝導率が低いため追加の冷却ハードウェアが必要となるFR4 PCBとは異なり、MCPCBは単体でも効果的に熱を放散できます。これにより、かさばるヒートシンクが不要になり、システム全体のサイズと複雑さが軽減されます。
耐久性と強度MCPCBの一般的な基板であるアルミニウムは、セラミックやグラスファイバーなどの材料に比べて強度と耐久性に優れています。この堅牢性により、製造、組み立て、そして通常動作中の損傷リスクが最小限に抑えられ、長期にわたる性能が保証されます。
寸法安定性MCPCBは温度変化に対して優れた寸法安定性を示します。2.5℃～3.0℃の温度範囲において、寸法変化は最小限（通常30%～150%）に抑えられ、多様な環境条件下で安定した性能を発揮します。
軽量化と高いリサイクル性MCPCBは従来のPCBよりも軽量であるため、取り扱いや設置が容易です。さらに、アルミニウムはリサイクル可能で無毒であるため、環境に優しい取り組みに貢献します。この点から、アルミニウムは他の材料に比べてコスト効率の高い代替品となっています。
より長い寿命アルミニウムの強度と耐久性は、MCPCBの堅牢性を高めるだけでなく、動作寿命の延長にも貢献します。これにより、メンテナンスコストと交換の必要性が軽減され、MCPCBは長寿命化の観点から賢明な投資となります。

メタルコアPCB製造プロセス

メタルコア PCB (MCPCB) の製造プロセスには、スタックアップに金属層が存在するため、いくつかの特殊な手順が含まれます。

単層基板層間遷移のない単層MCPCBの場合、プロセスは従来のFR4基板とほぼ同様です。誘電体層を金属板に直接プレスして接合することで、効果的な接着が確保されます。
マルチレイヤースタックアップ多層MCPCBの場合、工程は金属コアの穴あけから始まります。これは、短絡のリスクなしに層間の接続を可能にするために非常に重要です。工程の概要は以下のとおりです。
- 訓練: 絶縁材を収容するために、金属層にわずかに大きい穴が開けられます。
- 差し込みこれらの穴は絶縁ゲルで充填され、硬化・固化されます。この工程は銅めっきを施すための準備として不可欠です。
- メッキゲルが固まったら、従来の PCB の標準的なビアと同様に、ドリルで開けた穴に銅メッキを施します。
- ボンディング残りの誘電体層はプレスされ、金属層に結合されます。
- 貫通穴あけ加工スタックアップが完了したら、アセンブリ全体にスルーホールが開けられ、追加のメッキおよび洗浄プロセスが続きます。