La estructura de la PCB con núcleo metálico.
Una PCB típica con núcleo de metal consta de tres capas
- Capa de circuito (lámina de cobre) para transportar componentes electrónicos y cables de circuito, generalmente usa cobre, que tiene alta conductividad
- Capa de aislamiento (medio conductor térmico) que utiliza materiales de aislamiento de alta conductividad térmica (como epoxi relleno de cerámica) para garantizar el aislamiento eléctrico y proporcionar una conductividad térmica eficiente.
- Sustrato metálico (disipación de calor)
Materiales normales:
- Aluminio (el más común): costo perdido con peso ligero, adecuado para LED y módulo de fuente de alimentación.
- Cobre: excelente conductividad térmica (≈400W/mK), utilizado en dispositivos de alta potencia (como la electrónica automotriz)
- Material compuesto de cobre y aluminio: para equilibrar el costo y el rendimiento
| Diferencias entre PCB con núcleo de metal y PCB FR4 tradicional | ||
| Funciones | PCB con núcleo de metal | Placa de circuito impreso FR4 |
| Conductividad térmica | Excelente (aluminio ≈ 200 W / mK, cobre ≈ 400 W / mK) | Pobre (0.3 ~ 0.4W / mK) |
| Capacidad de disipación de calor | Utilizar directamente un sustrato metálico para disipar el calor | Depende de disipadores de calor o ventiladores |
| Potencia adecuada | Módulo de fuente de alimentación de alta potencia, como LED | Bajo consumo, como los dispositivos electrónicos |
| Resistencia mecánica | Alto (resistencia al impacto, resistencia a altas temperaturas) | Medio (susceptible a la deformación por calor) |
| Costar | Superior | Bajo |
Ventajas principales de la PCB con núcleo de metal
- Disipación de calor eficiente: para evitar que los componentes electrónicos se sobrecalienten y prolongar la vida útil (por ejemplo, la disminución de la luz LED se reduce en más del 50%)
- Alta capacidad de carga: admite un diseño de gran corriente, como estaciones de carga de vehículos eléctricos.
- Estructura estable: el núcleo de metal es resistente a las vibraciones y a las altas temperaturas (-50 °C ~ 150 °C)
- Ligero (base de aluminio): es mucho más liviano que los planes de disipación de calor de cobre o cerámica.
Principales aplicaciones de PCB de metal
- Iluminación LED: luces LED para automóviles de alto brillo, luces de carretera
- Módulos de alimentación: convertidor CC/CA, inversores
- Electrónica automotriz: controlador de motor, sistema de gestión de batería (BMS)
- Equipos industriales: convertidor de frecuencia de alta potencia, servoaccionamientos
- Equipo médico: equipo médico láser, equipo de imágenes
Dificultades de fabricación para PCB con núcleo metálico
- Proceso de capa de aislamiento: debe garantizar un alto rendimiento de conductividad térmica y alta resistencia a la presión, normalmente ≥2kV
- Fabricación de sustratos metálicos: la perforación y el corte en aluminio y cobre requieren herramientas especiales y deben evitar las rebabas.
Control de costos: el material metálico y el proceso especial influirán en el costo de PCB, especialmente para la producción de lotes pequeños
