Die Struktur der Metallkern-Leiterplatte
Eine typische Metallkern-Leiterplatte besteht aus drei Schichten
- Schaltungsschicht (Kupferfolie) zum Tragen von Elektronikkomponenten und Schaltungsdraht, verwenden Sie normalerweise Kupfer mit hoher Leitfähigkeit
- Isolationsschicht (wärmeleitendes Medium) unter Verwendung von hochwärmeleitenden Isolationsmaterialien (wie keramisch gefülltem Epoxid), um eine elektrische Isolierung zu gewährleisten und gleichzeitig eine effiziente Wärmeleitfähigkeit zu gewährleisten.
- Metallsubstrat (Wärmeableitung)
Normale Materialien:
- Aluminium (das gebräuchlichste): verlorene Kosten durch geringes Gewicht, geeignet für LED und Netzteilmodul.
- Kupfer: ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit (≈400 W/mK), wird in Hochleistungsgeräten (z. B. Automobilelektronik) verwendet
- Kupfer-Aluminium-Verbundwerkstoff: um Kosten und Leistung in Einklang zu bringen
| Unterschiede zwischen Metallkern-Leiterplatte und traditioneller FR4-Leiterplatte | ||
| Funktionen | Metallkern-Leiterplatte | RF4-Leiterplatte |
| Wärmeleitfähigkeit | Ausgezeichnet (Aluminium≈200W/mK, Kupfer≈400W/mK) | Schlecht (0,3 ~ 0,4 W / mK) |
| Wärmeableitungskapazität | Direkte Verwendung von Metallsubstrat zur Wärmeableitung | Abhängig von Kühlkörpern oder Lüftern |
| Geeignete Leistung | Hohe Leistung, wie LED, Netzteilmodul | Geringer Stromverbrauch, wie bei elektronischen Geräten |
| Mechanische Festigkeit | Hoch (Schlagfestigkeit, hohe Temperaturbeständigkeit) | Medium (anfällig für Wärmeverformung) |
| Kosten | Höher | Niedrig |
Hauptvorteile der Metallkern-Leiterplatte
- Effiziente Wärmeableitung: um eine Überhitzung der elektronischen Komponenten zu vermeiden und die Lebensdauer zu verlängern (z. B. wird der Abfall des LED-Lichts um mehr als 50 % reduziert)
- Hohe Belastbarkeit: Unterstützt große Stromdesigns, wie z. B. Ladestationen für Elektrofahrzeuge.
- Stabile Struktur: Der Metallkern ist vibrationsfest und hochtemperaturbeständig (-50°C~150°C)
- Geringes Gewicht (Aluminiumbasis): Ist viel leichter als Kupfer- oder Keramik-Wärmeableitungspläne.
Hauptanwendungen für Metall-Leiterplatten
- LED-Beleuchtung: LED-Autoleuchten mit hoher Helligkeit, Straßenleuchten
- Stromversorgungsmodule: DC/AC-Wandler, Wechselrichter
- Automobilelektronik: Motorsteuerung, Batteriemanagementsystem (BMS)
- Industrieanlagen: Hochleistungs-Frequenzumrichter, Servoantriebe
- Medizinische Geräte: medizinische Lasergeräte, bildgebende Geräte
Schwierigkeiten bei der Herstellung von Metallkern-Leiterplatten
- Isolationsschichtprozess: muss eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine hohe Druckbeständigkeit gewährleisten, normalerweise ≥2 kV
- Herstellung von Metallsubstraten: Das Bohren und Schneiden auf Aluminium und Kupfer erfordert ein spezielles Werkzeug und sollte Grate vermeiden.
Kostenkontrolle: Metallmaterial und spezielle Verfahren beeinflussen die Leiterplattenkosten, insbesondere bei der Kleinserienproduktion
