Struktura płytki PCB z metalowym rdzeniem
Typowa płytka drukowana z metalowym rdzeniem składa się z trzech warstw
- Warstwa obwodu (folia miedziana) do przenoszenia elementów elektronicznych i drutu obwodowego, zwykle wykorzystuje miedź, która ma wysoką przewodność
- Warstwa izolacyjna (medium przewodzące ciepło) przy użyciu materiałów izolacyjnych o wysokiej przewodności cieplnej (takich jak żywica epoksydowa wypełniona ceramiką) w celu zapewnienia izolacji elektrycznej, zapewniając jednocześnie wydajną przewodność cieplną.
- Podłoże metalowe (rozpraszanie ciepła)
Normalne materiały:
- Aluminium (najczęściej): utracony koszt przy lekkiej, odpowiedniej dla diody LED i modułu zasilacza.
- Miedź: doskonała przewodność cieplna (≈400W/mK), stosowana w urządzeniach dużej mocy (takich jak elektronika samochodowa)
- Materiał kompozytowy miedziano-aluminiowy: w celu zrównoważenia kosztów i wydajności
| Różnice między płytką drukowaną z metalowym rdzeniem a tradycyjną płytką PCB FR4 | ||
| Funkcje | Płytka drukowana z metalowym rdzeniem | Płytka drukowana FR4 |
| Przewodność cieplna | Doskonały (aluminium≈200 W / mK, miedź ≈ 400 W / mK) | Słaby (0,3 ~ 0,4 W / mK) |
| Zdolność rozpraszania ciepła | Bezpośrednie wykorzystanie metalowego podłoża do rozpraszania ciepła | Zależne od radiatorów lub wentylatorów |
| Odpowiednia moc | Duża moc, jak dioda LED, moduł zasilacza | Niska moc, jak urządzenia elektroniczne |
| Wytrzymałość mechaniczna | Wysoka (odporność na uderzenia, odporność na wysoką temperaturę) | Średni (podatny na odkształcenia cieplne) |
| Koszt | Wyższe | Niski |
Podstawowe zalety płytki drukowanej z metalowym rdzeniem
- Wydajne odprowadzanie ciepła: aby uniknąć przegrzania elementów elektronicznych i przedłużyć żywotność (na przykład zanik światła LED jest zmniejszony o ponad 50%)
- Wysoka obciążalność: obsługuje projekty o dużym prądzie, takie jak stacje ładowania pojazdów elektrycznych.
- Stabilna konstrukcja: metalowy rdzeń jest odporny na wibracje i wysoką temperaturę (-50 °C ~ 150 °C)
- Lekka (aluminiowa podstawa): jest znacznie lżejsza niż miedziane lub ceramiczne plany rozpraszania ciepła.
Główne zastosowania metalowej płytki drukowanej
- Oświetlenie LED: światła samochodowe LED o wysokiej jasności, światła drogowe
- Moduły zasilające: przetwornica DC/AC, falowniki
- Elektronika samochodowa: sterownik silnika, system zarządzania baterią (BMS)
- Urządzenia przemysłowe: przemiennik częstotliwości dużej mocy, serwonapędy
- Sprzęt medyczny: laserowy sprzęt medyczny, sprzęt do obrazowania
Trudności produkcyjne dla PCB z metalowym rdzeniem
- Proces warstwy izolacyjnej: musi zapewnić wysoką przewodność cieplną i odporność na wysokie ciśnienie, zwykle ≥2kV
- Produkcja podłoży metalowych: wiercenie i cięcie aluminium i miedzi wymaga specjalnych narzędzi i powinno unikać zadziorów.
Kontrola kosztów: materiał metalowy i specjalny proces wpłyną na koszt PCB, szczególnie w przypadku produkcji małoseryjnej
