Kovové jadro PCB

Doska plošných spojov s kovovým jadrom (MCPCB), označovaná aj ako doska plošných spojov s izolovaným kovovým substrátom (IMS) alebo tepelná doska plošných spojov,

Kontakt alebo výzva na predloženie ponuky

Kontakt
galéria kovových dosiek plošných spojov
základná štruktúra kovového jadra PCB

Základná štruktúra MCPCB zahŕňa:

  • Vrstva spájkovacej masky
  • Obvodová vrstva
  • Medená vrstva 1 oz až 6 oz (najčastejšie používaná je 1 oz až 2 oz)
  • Dielektrická vrstva
  • Kovová jadrová vrstva – chladič alebo rozdeľovač tepla

Kontakt alebo výzva na predloženie ponuky

Kontakt

Čo je PCB s kovovým jadrom (MCPCB)?

Doska plošných spojov s kovovým jadrom (MCPCB), označovaná aj ako doska plošných spojov s izolovaným kovovým substrátom (IMS) alebo tepelná doska plošných spojov, je typ dosky plošných spojov, ktorá na rozdiel od tradičných dosiek plošných spojov FR4 využíva ako základ na odvod tepla kovový materiál. Dosky MCPCB sú navrhnuté tak, aby efektívne prenášali teplo generované elektronickými súčiastkami počas prevádzky do menej kritických oblastí, ako sú kovové chladiče alebo samotné kovové jadro.

MCPCB sa zvyčajne skladá z troch vrstiev: vodivej vrstvy, tepelnoizolačnej vrstvy a vrstvy kovového substrátu. Táto konštrukcia umožňuje efektívne riadenie tepla, čím sa zabezpečuje spoľahlivosť a dlhá životnosť elektronických zariadení, najmä vo vysokovýkonných aplikáciách, ako je LED osvetlenie a výkonová elektronika.

Typy PCB s kovovým jadrom

Podľa materiálu substrátu

Výber základného materiálu závisí od špecifických požiadaviek aplikácie, vyvažovacích faktorov, ako je tepelná vodivosť, tuhosť a cena.

Medzi najčastejšie používané kovy pri výrobe MCPCB patria zliatiny hliníka, medi a ocele:

  • HliníkHliník, známy svojimi vynikajúcimi schopnosťami prenosu a rozptylu tepla, je relatívne lacný, čo z neho robí najekonomickejšiu voľbu pre MCPCB.
  • meďHoci meď ponúka vynikajúci tepelný výkon, je drahšia ako hliník.
  • oceľOceľ je dostupná v bežnom a nerezovom prevedení a je tvrdšia ako hliník a meď, ale má nižšiu tepelnú vodivosť.

Podľa štruktúry a vrstiev kovového jadra PCB

jednovrstvová štruktúra MCPCB
dvojvrstvová štruktúra MCPCB
obojstranná MCPCB štruktúra
viacvrstvová štruktúra MCPCB

Jednovrstvová MCPCB

Dvojvrstvová MCPCB

Obojstranná MCPCB

Viacvrstvová MCPCB

Výhody dosky plošných spojov s kovovým jadrom (MCPCB)

  • Špičkový odvod teplaDosky MCPCB využívajú kovy ako hliník alebo meď, ktoré poskytujú vynikajúcu tepelnú vodivosť. Táto vlastnosť umožňuje efektívne riadenie tepla vo vysokovýkonných aplikáciách, čím výrazne znižuje prevádzkovú teplotu komponentov a zvyšuje spoľahlivosť a životnosť systému. Napríklad dosky MCPCB dokážu prenášať teplo 8 až 9-krát rýchlejšie ako tradičné dosky plošných spojov FR4.
  • Znížená potreba chladičovNa rozdiel od dosiek plošných spojov FR4, ktoré vyžadujú dodatočný chladiaci hardvér kvôli svojej nižšej tepelnej vodivosti, dosky MCPCB dokážu samy odvádzať teplo. To znižuje celkovú veľkosť a zložitosť systému elimináciou objemných chladičov.
  • Odolnosť a pevnosťHliník, bežný substrát pre MCPCB, ponúka vyššiu pevnosť a odolnosť v porovnaní s materiálmi ako keramika a sklolaminát. Táto robustnosť minimalizuje riziko poškodenia počas výroby, montáže a bežnej prevádzky, čím zabezpečuje dlhotrvajúci výkon.
  • Rozmerová stabilitaMCPCB vykazujú väčšiu rozmerovú stabilitu pri teplotných zmenách. V teplotnom rozsahu od 2.5 °C do 3.0 °C dochádza k minimálnym zmenám veľkosti (zvyčajne 30 % až 150 %), čo zabezpečuje konzistentný výkon v rôznych podmienkach prostredia.
  • Ľahšia hmotnosť a vyššia recyklovateľnosťMCPCB sú ľahšie ako tradičné PCB, čo uľahčuje manipuláciu a inštaláciu. Hliník je navyše recyklovateľný a netoxický, čo prispieva k ekologickým postupom. Tento aspekt robí z hliníka aj nákladovo efektívnu alternatívu k iným materiálom.
  • Dlhšia životnosťPevnosť a odolnosť hliníka nielen zvyšujú robustnosť MCPCB, ale prispievajú aj k dlhšej prevádzkovej životnosti. To znižuje náklady na údržbu a potrebu výmeny, vďaka čomu sú MCPCB rozumnou investíciou z hľadiska dlhej životnosti.

Výrobný proces DPS s kovovým jadrom

Výrobný proces dosiek plošných spojov s kovovým jadrom (MCPCB) zahŕňa niekoľko špecializovaných krokov kvôli prítomnosti kovovej vrstvy v zostave.

  1. Jednovrstvové doskyV prípade jednovrstvových MCPCB bez prechodov medzi vrstvami sa proces opakuje s tradičnými doskami FR4. Dielektrická vrstva sa pritlačí a spojí priamo s kovovou doskou, čo zabezpečuje účinnú priľnavosť.

  2. Viacvrstvové stohovanieV prípade viacvrstvových MCPCB sa proces začína vŕtaním kovového jadra. To je kľúčové pre umožnenie prechodov medzi vrstvami bez rizika skratov. Nasledujúce kroky opisujú proces:

    • VŕtanieDo kovovej vrstvy sa vyvŕtajú o niečo väčšie otvory, aby sa do nich vložil izolačný materiál.
    • upchatieTieto otvory sa vyplnia izolačným gélom, ktorý sa potom vytvrdí a stvrdne. Tento krok je nevyhnutný na prípravu oblasti na medenie.
    • pokovovaniePo stuhnutí gélu sa vyvŕtané otvory pokovujú meďou, podobne ako štandardné priechodky v tradičných doskách plošných spojov.
    • LepenieZostávajúce dielektrické vrstvy sa potom pritlačia a spoja s kovovou vrstvou.
    • Priechodné vŕtaniePo dokončení stohovania sa cez celú zostavu vyvŕtajú priechodné otvory, po ktorých nasledujú ďalšie procesy pokovovania a čistenia.