Die Struktur der Metal Core PCB
Eine typische Metal Core PCB besteht aus drei Schichten
- Schaltkreis-Schicht (Kupferfolie) zur Aufnahme von Elektronikkomponenten und Schaltungskabeln, verwendet normalerweise Kupfer mit hoher Leitfähigkeit
- Isolationsschicht (wärmeleitendes Medium) aus hoch wärmeleitfähigen Isoliermaterialien (wie keramikgefülltes Epoxidharz), um elektrische Isolation zu gewährleisten und gleichzeitig eine effiziente Wärmeleitfähigkeit zu bieten.
- Metallsubstrat (Wärmeableitung)
Normale Materialien:
- Aluminium (am gebräuchlichsten): Kostengünstig und leicht, geeignet für LED- und Netzteile.
- Kupfer: ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit (≈400W/mK), verwendet in Hochleistungsgeräten (wie der Automobilelektronik)
- Kupfer-Aluminium-Verbundmaterial: zur Balance von Kosten und Leistung
| Unterschiede zwischen Metal Core PCB und traditioneller FR4 PCB | ||
| Merkmale | Metal Core PCB | FR4 PCB |
| Wärmeleitfähigkeit | Ausgezeichnet (Aluminium ≈200W/mK, Kupfer ≈400W/mK) | Schlecht (0,3~0,4W/mK) |
| Wärmeableitungsfähigkeit | Direkte Nutzung eines Metallsubstrats zur Wärmeableitung | Abhängig von Kühlkörpern oder Lüftern |
| Geeignete Leistung | Hohe Leistung, wie LED, Netzteile | Niedrige Leistung, wie elektronische Geräte |
| Mechanische Festigkeit | Hoch (Schlagfestigkeit, Hochtemperaturbeständigkeit) | Mittel (anfällig für Wärmeformveränderung) |
| Kosten | Höher | Niedrig |
Kernvorteile der Metal Core PCB
- Effiziente Wärmeableitung: zur Vermeidung von Überhitzung elektronischer Komponenten und Verlängerung der Lebensdauer (z.B. wird die LED-Lichtdegradation um mehr als 50% reduziert)
- Hohe Strombelastbarkeit: unterstützt hohe Stromdesigns, wie Ladesäulen für Elektrofahrzeuge.
- Stabile Struktur: Metallkern ist vibrationsbeständig und hochtemperaturbeständig (-50℃~150℃)
- Leicht (Aluminiumbasis): ist deutlich leichter als Kupfer- oder Keramik-Wärmeableitungssysteme.
Hauptanwendungen für Metal-Leiterplatten
- LED-Beleuchtung: Hochleistungs-LED-Autoscheinwerfer, Straßenbeleuchtung
- Netzteile: DC/AC-Wandler, Wechselrichter
- Automobilelektronik: Motorsteuerungen, Batteriemanagementsysteme (BMS)
- Industrieausrüstung: Hochleistungs-Frequenzumrichter, Servoantriebe
- Medizinische Geräte: medizinische Lasergeräte, Bildgebungsgeräte
Herstellungsschwierigkeiten für Metal Core PCB
- Isolierschicht-Prozess: muss hohe Wärmeleitfähigkeit und hohen Druckwiderstand gewährleisten, normalerweise ≥2kV
- Herstellung des Metallsubstrats: Bohren und Schneiden von Aluminium und Kupfer erfordern Spezialwerkzeuge und sollten Grate vermeiden.
Kostenkontrolle: Metallmaterial und Spezialprozesse beeinflussen die Leiterplattenkosten, insbesondere bei Kleinserienproduktion
