Struktura Metal Core PCB
Typowa metalowa PCB rdzeniowa składa się z trzech warstw
- Warstwa obwodów (folia miedziana) do przenoszenia komponentów elektronicznych i przewodów obwodów, zazwyczaj wykorzystuje miedź, która ma wysoką przewodność
- Warstwa izolacyjna (medium przewodzące ciepło) wykorzystująca materiały izolacyjne o wysokiej przewodności cieplnej (jak epoksyd wypełniony ceramiką) w celu zapewnienia izolacji elektrycznej przy jednoczesnym zapewnieniu wydajnej przewodności cieplnej.
- Podłoże metalowe (rozpraszanie ciepła)
Normalne materiały:
- Aluminium (najczęstsze): niski koszt, lekkość, odpowiednie do modułów LED i zasilania.
- Miedź: doskonała przewodność cieplna (≈400W/mK), stosowana w urządzeniach dużej mocy (takich jak elektronika samochodowa)
- Materiał kompozytowy miedziano-aluminiowy: do zbilansowania kosztów i wydajności
| Różnice między Metal Core PCB a tradycyjnym FR4 PCB | ||
| Cechy | Metal Core PCB | FR4 PCB |
| Przewodność cieplna | Doskonała (aluminium ≈200W/mK, miedź ≈400W/mK) | Słaba (0,3~0,4W/mK) |
| Zdolność rozpraszania ciepła | Bezpośrednie wykorzystanie podłoża metalowego do rozpraszania ciepła | Zależne od radiatorów lub wentylatorów |
| Odpowiednia moc | Wysoka moc, np. LED, moduły zasilania | Niska moc, np. urządzenia elektroniczne |
| Wytrzymałość mechaniczna | Wysoka (odporność na uderzenia, odporność na wysoką temperaturę) | Średnia (podatność na deformację cieplną) |
| Koszt | Wyższy | Niski |
Główne zalety Metal Core PCB
- Wydajne rozpraszanie ciepła: aby zapobiec przegrzewaniu się komponentów elektronicznych i przedłużyć żywotność (na przykład, zanik światła LED jest zmniejszony o ponad 50%)
- Wysoka zdolność przenoszenia mocy: obsługuje projekty z dużym prądem, takie jak stacje ładowania pojazdów elektrycznych.
- Stabilna struktura: rdzeń metalowy jest odporny na wibracje i wysokie temperatury (-50℃~150℃)
- Lekkość (podłoże aluminiowe): jest znacznie lżejsze niż plany rozpraszania ciepła miedzią lub ceramiką.
Główne zastosowania Metal PCB
- Oświetlenie LED: jasne światła samochodowe LED, światła drogowe
- Moduły zasilania: konwertery DC/AC, falowniki
- Elektronika samochodowa: sterownik silnika, system zarządzania baterią (BMS)
- Sprzęt przemysłowy: przetwornice częstotliwości dużej mocy, serwonapędy
- Sprzęt medyczny: sprzęt medyczny laserowy, sprzęt obrazujący
Trudności produkcyjne Metal Core PCB
- Proces warstwy izolacyjnej: musi zapewniać wysoką wydajność przewodnictwa cieplnego i wysoką odporność na ciśnienie, zazwyczaj ≥2kV
- Produkcja podłoża metalowego: wiercenie i cięcie aluminium i miedzi wymaga specjalnych narzędzi i powinno unikać zadziorów.
Kontrola kosztów: materiał metalowy i specjalny proces wpływają na koszt PCB, szczególnie przy produkcji małych partii
