Структура печатной платы с металлической сердцевиной
Типичная печатная плата с металлической сердцевиной состоит из трех слоев
- Слой схемы (медная фольга) для размещения электронных компонентов и проводников схемы, обычно используется медь, обладающая высокой проводимостью
- Изоляционный слой (теплопроводящая среда) из материалов с высокой теплопроводностью (например, эпоксидная смола с керамическим наполнителем) для обеспечения электрической изоляции при сохранении высокой теплопроводности.
- Металлическая подложка (отвод тепла)
Обычные материалы:
- Алюминий (самый распространенный): низкая стоимость при легком весе, подходит для светодиодов и модулей питания.
- Медь: отличная теплопроводность (≈400 Вт/мК), используется в мощных устройствах (например, в автомобильной электронике)
- Алюминиево-медный композитный материал: для балансировки стоимости и производительности
| Различия между печатной платой с металлической сердцевиной и традиционной печатной платой FR4 | ||
| Особенности | Печатная плата с металлической сердцевиной | Печатная плата FR4 |
| Теплопроводность | Отличная (алюминий ≈200 Вт/мК, медь ≈400 Вт/мК) | Плохая (0,3~0,4 Вт/мК) |
| Способность рассеивать тепло | Прямое использование металлической подложки для рассеивания тепла | Зависит от радиаторов или вентиляторов |
| Подходящая мощность | Высокая мощность, например, светодиоды, модули питания | Низкая мощность, например, электронные устройства |
| Механическая прочность | Высокая (ударопрочность, устойчивость к высоким температурам) | Средняя (подвержена термической деформации) |
| Стоимость | Выше | Низкая |
Основные преимущества печатной платы с металлической сердцевиной
- Эффективное рассеивание тепла: предотвращает перегрев электронных компонентов и продлевает срок службы (например, снижение затухания света светодиодов более чем на 50%)
- Высокая мощность: поддерживает конструкции с большим током, например, зарядные станции для электромобилей.
- Стабильная конструкция: металлическая сердцевина устойчива к вибрации и высоким температурам (-50℃~150℃)
- Легкий вес (алюминиевая основа): значительно легче медных или керамических решений для отвода тепла.
Основные области применения металлической печатной платы
- Светодиодное освещение: яркие светодиодные автомобильные фары, уличные фонари
- Модули питания: преобразователи DC/AC, инверторы
- Автомобильная электроника: контроллеры двигателей, системы управления аккумуляторами (BMS)
- Промышленное оборудование: мощные преобразователи частоты, сервоприводы
- Медицинское оборудование: лазерное медицинское оборудование, визуализирующее оборудование
Трудности производства печатных плат с металлической сердцевиной
- Процесс создания изоляционного слоя: необходимо обеспечить высокую теплопроводность и высокое сопротивление давлению, обычно ≥2 кВ
- Производство металлической подложки: сверление и резка алюминия и меди требуют специального инструмента, и следует избегать заусенцев.
Контроль затрат: металлический материал и специальный процесс влияют на стоимость печатной платы, особенно при мелкосерийном производстве
