Печатная плата с металлическим сердечником

Печатная плата с металлическим сердечником (MCPCB), также называемая печатной платой с изолированной металлической подложкой (IMS) или термической печатной платой,

Базовая структура MCPCB включает:

Слой паяльной маски
Слой схемы
Медный слой от 1 до 6 унций (чаще всего используется от 1 до 2 унций)
Диэлектрический слой
Металлический сердечник – радиатор или теплоотвод

Что такое печатная плата с металлическим сердечником (MCPCB)?

Печатная плата с металлическим сердечником (MCPCB), также называемая печатной платой с изолированной металлической подложкой (IMS) или тепловой печатной платой, представляет собой тип печатной платы, которая использует металлический материал в качестве основы для рассеивания тепла, в отличие от традиционных печатных плат FR4. MCPCB разработаны для эффективной передачи тепла, выделяемого электронными компонентами во время работы, в менее критические области, такие как металлические радиаторы или само металлическое ядро.

MCPCB обычно состоит из трех слоев: проводящего слоя, слоя теплоизоляции и слоя металлической подложки. Такая конструкция обеспечивает эффективное управление теплом, гарантируя надежность и долговечность электронных устройств, особенно в мощных приложениях, таких как светодиодное освещение и силовая электроника.

Типы печатных плат с металлическим сердечником

В соответствии с материалом подложки

Выбор базового материала зависит от конкретных требований к применению, балансирующих факторов, таких как теплопроводность, жесткость и стоимость.

Наиболее часто используемые металлы при производстве MCPCB включают алюминий, медь и стальные сплавы:

Алюминий:: Алюминий, известный своими превосходными характеристиками теплопередачи и рассеивания тепла, относительно недорог, что делает его наиболее экономичным выбором для MCPCB.
Медь: Несмотря на превосходные тепловые характеристики, медь дороже алюминия.
Сталь: Доступна в обычном и нержавеющем вариантах. Сталь тверже алюминия и меди, но имеет более низкую теплопроводность.

Согласно структуре и слоям металлического сердечника печатной платы

Однослойная MCPCB

Двухслойная MCPCB

Двухсторонняя MCPCB

Многослойная MCPCB

Преимущества печатной платы с металлическим сердечником (MCPCB)

Превосходное рассеивание тепла: MCPCB используют такие металлы, как алюминий или медь, обеспечивая отличную теплопроводность. Эта особенность обеспечивает эффективное управление теплом в мощных приложениях, значительно снижая рабочую температуру компонентов и повышая надежность и срок службы системы. Например, MCPCB могут передавать тепло в 8-9 раз быстрее, чем традиционные FR4 PCB.
Уменьшение потребности в радиаторах: В отличие от печатных плат FR4, которые требуют дополнительного охлаждающего оборудования из-за их более низкой теплопроводности, MCPCB могут эффективно рассеивать тепло самостоятельно. Это уменьшает общий размер и сложность системы за счет устранения громоздких радиаторов.
Прочность и прочность: Алюминий, обычная подложка для MCPCB, обеспечивает более высокую прочность и долговечность по сравнению с такими материалами, как керамика и стекловолокно. Эта прочность сводит к минимуму риск повреждения во время производства, сборки и нормальной эксплуатации, обеспечивая длительную производительность.
Стабильность размеров: MCPCB демонстрируют большую размерную стабильность при воздействии температурных колебаний. Они испытывают минимальные изменения размера (обычно от 2.5% до 3.0%) в диапазоне температур от 30°C до 150°C, что обеспечивает постоянную производительность в различных условиях окружающей среды.
Меньший вес и более высокая пригодность к вторичной переработке: MCPCB легче традиционных печатных плат, что упрощает их обработку и установку. Кроме того, алюминий пригоден для вторичной переработки и нетоксичен, что способствует экологически чистым методам. Этот аспект также делает алюминий экономически эффективной альтернативой другим материалам.
Более длительный срок службы: Прочность и долговечность алюминия не только повышают надежность MCPCB, но и способствуют более длительному сроку эксплуатации. Это снижает расходы на техническое обслуживание и необходимость замены, делая MCPCB разумной инвестицией с точки зрения долговечности.

Процесс производства печатной платы с металлическим сердечником

Процесс производства печатных плат с металлическим сердечником (MCPCB) включает несколько специализированных этапов из-за наличия металлического слоя в структуре.

Однослойные платы: Для однослойных MCPCB без переходов слоев процесс идентичен процессу традиционных плат FR4. Диэлектрический слой прессуется и приклеивается непосредственно к металлической пластине, что обеспечивает эффективную адгезию.
Многослойные стеки: Для многослойных MCPCB процесс начинается со сверления металлического сердечника. Это имеет решающее значение для обеспечения переходов слоев без риска коротких замыканий. Следующие шаги описывают процесс:
- Бурение: В металлическом слое просверлены отверстия немного большего размера для размещения изоляционного материала.
- Подключение: Эти отверстия заполняются изолирующим гелем, который затем отверждается и затвердевает. Этот шаг необходим для подготовки области к меднению.
- Обшивка: После застывания геля просверленные отверстия покрываются медью, аналогично стандартным переходным отверстиям в традиционных печатных платах.
- Страхование: Оставшиеся диэлектрические слои затем прессуются и приклеиваются к металлическому слою.
- Сверление сквозных отверстий: После завершения сборки во всей сборке сверлятся сквозные отверстия, после чего следуют дополнительные процессы гальванизации и очистки.