A estrutura do PCB com núcleo de metal
Um PCB de núcleo de metal típico consiste em três camadas
- Camada de circuito (folha de cobre) para transportar componentes eletrônicos e fio de circuito, geralmente usa cobre, que tem alta condutividade
- Camada de isolamento (meio condutor térmico) usando materiais de isolamento de alta condutividade térmica (como epóxi preenchido com cerâmica) para garantir o isolamento elétrico, proporcionando condutividade térmica eficiente.
- Substrato metálico (dissipação de calor)
Materiais normais:
- Alumínio (o mais comum): custo perdido com peso leve, adequado para LED e módulo de fonte de alimentação.
- Cobre: excelente condutividade térmica (≈400W/mK), usado em dispositivos de alta potência (como eletrônicos automotivos)
- Material composto de cobre-alumínio: para equilibrar o custo e o desempenho
| Diferenças entre PCB de núcleo de metal e PCB FR4 tradicional | ||
| Características | PCB com núcleo de metal | FR4 PCB |
| Condutividade térmica | Excelente (alumínio≈200W/mK, cobre≈400W/mK) | Pobre (0,3 ~ 0,4W / mK) |
| Capacidade de dissipação de calor | Usando diretamente um substrato de metal para dissipar o calor | Dependa de dissipadores de calor ou ventiladores |
| Potência adequada | Alta potência, como LED, módulo de fonte de alimentação | Baixo consumo de energia, como dispositivos eletrônicos |
| Resistência mecânica | Alta (resistência ao impacto, resistência a altas temperaturas) | Meio (suscetível à deformação térmica) |
| Custar | Maior | Baixo |
Principais vantagens do PCB com núcleo de metal
- Dissipação de calor eficiente: para evitar o superaquecimento dos componentes eletrônicos e prolongar a vida útil (por exemplo, a deterioração da luz LED é reduzida em mais de 50%)
- Alta capacidade de carga: suporta grande design de corrente, como estações de carregamento de veículos elétricos.
- Estrutura estável: o núcleo de metal é resistente a vibrações e altas temperaturas (-50 °C ~ 150 °C)
- Leve (base de alumínio): é muito mais leve do que os planos de dissipação de calor de cobre ou cerâmica.
Principais aplicações para PCB de metal
- Iluminação LED: luzes automotivas LED de alto brilho, luzes de estrada
- Módulos de fonte de alimentação: conversor DC/AC, inversores
- Eletrônica automotiva: controlador de motor, sistema de gerenciamento de bateria (BMS)
- Equipamento industrial: conversor de frequência de alta potência, servo drives
- Equipamento médico: equipamento médico a laser, equipamento de imagem
Dificuldades de fabricação para PCB com núcleo de metal
- Processo da camada de isolamento: precisa garantir alto desempenho de condutividade térmica e resistência a alta pressão, normalmente ≥2kV
- Fabricação de substratos metálicos: a perfuração e o corte em alumínio e cobre requerem ferramentas especiais e devem evitar rebarbas.
Controle de custos: material metálico e processo especial influenciarão o custo do PCB, especialmente para produção de pequenos lotes
