A Estrutura do PCB com Núcleo de Metal
Um PCB típico com núcleo de metal consiste em três camadas
- Camada de circuito (folha de cobre) para transportar componentes eletrônicos e fios de circuito, geralmente usa cobre, que possui alta condutividade
- Camada de isolamento (meio condutor térmico) usando materiais de isolamento de alta condutividade térmica (como epóxi com enchimento cerâmico) para garantir isolamento elétrico, proporcionando ao mesmo tempo condutividade térmica eficiente.
- Substrato de metal (dissipação de calor)
Materiais normais:
- Alumínio (o mais comum): baixo custo e leveza, adequado para LED e módulo de fonte de alimentação.
- Cobre: excelente condutividade térmica (≈400W/mK), usado em dispositivos de alta potência (como eletrônica automotiva)
- Material composto de cobre-alumínio: para equilibrar o custo e o desempenho
| Diferenças entre PCB com Núcleo de Metal e PCB FR4 Tradicional | ||
| Características | PCB com Núcleo de Metal | PCB FR4 |
| Condutividade térmica | Excelente (alumínio≈200W/mK, cobre≈400W/mK) | Ruim (0,3~0,4W/mK) |
| Capacidade de dissipação de calor | Usa diretamente um substrato de metal para dissipar calor | Depende de dissipadores ou ventiladores |
| Potência adequada | Alta potência, como LED, módulo de fonte de alimentação | Baixa potência, como dispositivos eletrônicos |
| Resistência mecânica | Alta (resistência a impacto, resistência a altas temperaturas) | Média (suscetível a deformação por calor) |
| Custo | Mais alta | Baixa |
Principais Vantagens do PCB com Núcleo de Metal
- Dissipação de calor eficiente: evita que componentes eletrônicos superaqueçam e prolonga a vida útil (por exemplo, a degradação da luz LED é reduzida em mais de 50%)
- Alta capacidade de condução de corrente: suporta projetos de alta corrente, como estações de carregamento de veículos elétricos.
- Estrutura estável: núcleo de metal é resistente a vibrações e a altas temperaturas (-50℃~150℃)
- Leve (base de alumínio): muito mais leve que planos de dissipação de calor com cobre ou cerâmica.
Principais Aplicações para PCB de Metal
- Iluminação LED: faróis automotivos LED de alta luminosidade, luzes de estrada
- Módulos de fonte de alimentação: conversores DC/AC, inversores
- Eletrônica automotiva: controlador de motor, sistema de gerenciamento de bateria (BMS)
- Equipamentos industriais: conversor de frequência de alta potência, servo drives
- Equipamentos médicos: equipamentos médicos a laser, equipamentos de imagem
Dificuldades de Fabricação para PCB com Núcleo de Metal
- Processo da camada de isolamento: precisa garantir alto desempenho de condutividade térmica e alta resistência à pressão, normalmente ≥2kV
- Fabricação do substrato de metal: a perfuração e o corte em alumínio e cobre exigem ferramentas especiais e devem evitar rebarbas.
Controle de custos: o material metálico e o processo especial influenciarão o custo do PCB, especialmente para produção em pequenos lotes
