Структура печатной платы с металлическим сердечником
Типичная печатная плата с металлическим сердечником состоит из трех слоев
- Слой цепи (медная фольга) для переноски электронных компонентов и провода цепи, обычно использует медь, которая обладает высокой проводимостью
- Изоляционный слой (теплопроводящая среда) с использованием изоляционных материалов с высокой теплопроводностью (например, эпоксидная смола, заполненная керамикой) для обеспечения электрической изоляции при обеспечении эффективной теплопроводности.
- Металлическая подложка (рассеивание тепла)
Обычные материалы:
- Алюминий (самый распространенный): снижение стоимости благодаря легкому весу, подходит для светодиодов и блока питания.
- Медь: отличная теплопроводность (≈400 Вт/мК), используется в мощных устройствах (например, в автомобильной электронике)
- Медно-алюминиевый композитный материал: для баланса стоимости и производительности
| Различия между печатной платой с металлическим сердечником и традиционной печатной платой FR4 | ||
| Функции | Печатная плата с металлическим сердечником | Печатная плата FR4 |
| Теплопроводность | Превосходно (алюминий≈200 Вт/мК, медь≈400 Вт/мК) | Плохое (0,3 ~ 0,4 Вт/мК) |
| Способность к рассеиванию тепла | Непосредственное использование металлической подложки для рассеивания тепла | Зависимость от радиаторов или вентиляторов |
| Подходящая мощность | Высокопроизводительный, как светодиодный, модуль питания | Низкое энергопотребление, как у электронных устройств |
| Механическая прочность | Высокая (ударопрочность, устойчивость к высоким температурам) | Среда (подвержена тепловой деформации) |
| Стоить | Верхний | Низкий |
Основные преимущества печатной платы с металлическим сердечником
- Эффективный отвод тепла: для предотвращения перегрева электронных компонентов и продления срока службы (например, затухание светодиодного света уменьшается более чем на 50%)
- Высокая несущая способность: поддерживает конструкцию с большим током, например, зарядные станции для электромобилей.
- Стабильная конструкция: металлический сердечник устойчив к вибрации и высоким температурам (-50°C ~ 150°C)
- Легкий (алюминиевая основа): намного легче, чем планы рассеивания тепла из меди или керамики.
Основные области применения металлических печатных плат
- Светодиодное освещение: светодиодные автомобильные фонари высокой яркости, дорожные фонари
- Модули питания: преобразователь постоянного тока в переменный, инверторы
- Автомобильная электроника: контроллер двигателя, система управления аккумулятором (BMS)
- Промышленное оборудование: высокомощные преобразователи частоты, сервоприводы
- Медицинское оборудование: лазерное медицинское оборудование, оборудование для визуализации
Трудности производства печатной платы с металлическим сердечником
- Процесс создания изоляционного слоя: необходимо обеспечить высокую теплопроводность и устойчивость к высоким давлениям, обычно ≥2 кВ
- Изготовление металлической подложки: сверление и резка алюминия и меди требуют специальных инструментов и должны избегать заусенцев.
Контроль затрат: металлический материал и специальный процесс будут влиять на стоимость печатной платы, особенно при мелкосерийном производстве
