A estrutura do PCB de Núcleo Metálico
Um PCB de núcleo metálico típico consiste em três camadas
- Camada de circuito (folha de cobre) para transportar componentes eletrônicos e fiação, geralmente usa cobre, que possui alta condutividade
- Camada de isolamento (meio condutor térmico) utilizando materiais de isolamento de alta condutividade térmica (como epóxi preenchido com cerâmica) para garantir isolamento elétrico, ao mesmo tempo em que fornece condutividade térmica eficiente.
- Substrato metálico (dissipação de calor)
Materiais comuns:
- Alumínio (o mais comum): baixo custo com leveza, adequado para módulos LED e de fonte de alimentação.
- Cobre: excelente condutividade térmica (≈400W/mK), utilizado em dispositivos de alta potência (como eletrônicos automotivos)
- Material composto de cobre-alumínio: para equilibrar custo e desempenho
| Diferenças entre PCB de Núcleo Metálico e PCB Tradicional de FR4 | ||
| Recursos | PCB de Núcleo Metálico | PCB FR4 |
| Condutividade térmica | Excelente (alumínio≈200W/mK, cobre≈400W/mK) | Ruim (0.3~0.4W/mK) |
| Capacidade de dissipação de calor | Utiliza diretamente um substrato metálico para dissipar calor | Depende de dissipadores de calor ou ventiladores |
| Potência adequada | Alta potência, como LED, módulo de fonte de alimentação | Baixa potência, como dispositivos eletrônicos |
| Resistência mecânica | Alta (resistência ao impacto, resistência a altas temperaturas) | Média (suscetível à deformação por calor) |
| Custo | Mais Alto | Baixo |
Vantagens Principais do PCB de Núcleo Metálico
- Dissipação de calor eficiente: para evitar o superaquecimento dos componentes eletrônicos e prolongar a vida útil (por exemplo, a atenuação da luz LED é reduzida em mais de 50%)
- Alta capacidade de corrente: suporta design de alta corrente, como estações de carregamento de veículos elétricos.
- Estrutura estável: o núcleo metálico é resistente a vibrações e altas temperaturas (-50℃~150℃)
- Leve (base de alumínio): é muito mais leve do que 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 rua
- Módulos de fonte de alimentação: conversor DC/AC, inversores
- Eletrônicos automotivos: controlador de motor, sistema de gerenciamento de bateria (BMS)
- Equipamentos industriais: conversor de frequência de alta potência, drives servo
- Equipamentos médicos: equipamentos médicos a laser, equipamentos de imagem
Dificuldades de Fabricação para PCB de Núcleo Metálico
- Processo da camada de isolamento: precisa garantir alto desempenho de condutividade térmica e alta resistência à pressão, normalmente ≥2kV
- Fabricação do substrato metálico: a perfuração e o corte em alumínio e cobre requerem ferramentas especiais e devem evitar rebarbas.
Controle de custo: material metálico e processo especial influenciarão o custo do PCB, especialmente para produção de pequenos lotes
