Leiterplatte mit Metallkern: Leiterplatten mit Aluminium- und Kupferkern

Was ist eine Metallkern-Leiterplatte?

Metallkern-PCB, auch Kupfer-MCPCB genannt, besteht aus einer Isolationsschicht, einem Metallkern und einer metallischen Kupferfolie, die zu einem Metallmaterial als Substratstrahler zusammengesetzt sind. LED-Metallkern-PCBs können in der Mitte oder oben und unten auf der Platine angebracht werden . Kupfer-Metallkern-Leiterplatten zeichnen sich durch eine hervorragende Wärmeableitung, eine hohe Wärmeleitfähigkeit und eine bessere Verarbeitungsleistung aus.

Wenn Ihr Produkt über einen längeren Zeitraum in Umgebungen mit hohen Temperaturen betrieben werden muss, sind Leiterplatten mit Metallkern die bessere Wahl als herkömmliche FR-4-Leiterplatten. Die Platine mit Metallkern ist so konzipiert, dass sie Wärme von kritischen Platinenkomponenten auf weniger kritische Bereiche überträgt. Aluminiumkerne und Kupferkerne sind gängige Materialien für Metallsubstrate, wobei Aluminiumkernplatten am häufigsten vorkommen und im Bereich der LED-Beleuchtung weit verbreitet sind. Im Vergleich zu Leiterplatten mit Aluminiumkern weisen Kupferkern-Leiterplatten bessere elektrische Eigenschaften und Leistung auf, sind aber teurer.

Leiterplatten mit Metallkern, die viel Strom benötigen, erzeugen normalerweise viel Wärme. Und Metall kann Wärme schnell übertragen, indem es die Wärme von Hochleistungskomponenten abzieht. Daher werden Leiterplatten mit Metallkern häufig in den folgenden Branchen eingesetzt: Netzteile, Stromrichter, LED-Beleuchtungssysteme, Automobilsysteme, LED-Anwendungen, Photovoltaiksysteme.

1. Gute Wärmeableitung

Leiterplatten mit Metallkern sind Leiterplatten mit hoher Wärmeleitfähigkeit, während FR-4-Leiterplatten eine schlechte Zwischenschichtisolierung aufweisen. Leiterplatten mit Metallkern übertragen Wärme acht- bis neunmal schneller als Leiterplatten aus FR-4 und können mögliche Schäden an der Schaltung oder den Komponenten vermeiden.

2. Bessere Dimensionsstabilität

Bei wechselnden Umgebungsbedingungen weisen Leiterplatten mit Metallkern eine gute Dimensionsstabilität auf. Wenn beispielsweise die Aluminiumsubstrat-Leiterplatte von 30 °C auf 150 °C erhitzt wird, ändert sich die Größe der Leiterplatte der Metallschicht um 2.5–3 %, was sehr gering ist.

3. Höhere Haltbarkeit

Leiterplatten mit Aluminium- oder Metallkern bieten eine höhere Festigkeit und Haltbarkeit als FR-4, ein gängiges Material, das bei der Leiterplattenherstellung verwendet wird. Reduziert das Risiko eines versehentlichen Bruchs bei der Herstellung, Montage oder Verwendung des Endprodukts erheblich.

4. Besseres Leichtgewicht

Leiterplatten mit Metallkern sind leichter, halten länger und leiten Strom besser als herkömmliche FR-4-Leiterplatten

Aluminiumkern-PCB ist eine Art Metallkern-PCB mit guter Wärmeableitungsleistung. Die übliche einseitige Aluminium-Leiterplatte kann aus einer Kupferschicht, einer Isolationsschicht und einer Aluminium-Basisschicht bestehen. Derzeit sind viele Produkte in der Regel für doppelseitige Aluminium-Leiterplatten konzipiert, die aus einer Kupferschicht, einer Isolierschicht, einer Aluminiumbasis, einer Isolierschicht und einer Kupferschicht bestehen. Leiterplatten mit Aluminiumkern werden häufig in LED-Lampen und Beleuchtungssystemen verwendet.

Bei Leiterplatten mit Aluminiumbasis werden die Leistungskomponenten auf der Schaltkreisschicht montiert. Während des Gerätebetriebs wird die Wärme über die Isolierschicht auf die Aluminiumbasis übertragen, und die Aluminiumbasis leitet die Wärme aufgrund der guten Wärmeableitung schnell nach außen , nicht nur der Stromkreis ist geschützt, sondern auch die Ausrüstung ist geschützt.

Vorteile von Aluminiumträgerplatten (im Vergleich zu FR-4)

1. Bessere Wärmeleitfähigkeit
2. Das für Aluminiumsubstrate verwendete Dielektrikum ist typischerweise fünf- bis zehnmal wärmeleitfähiger als herkömmliches FR-5 und dünner
3. Der Wärmeübertragungsindex ist effizienter als bei herkömmlichen FR-4-Leiterplatten
4. Es kann ein geringeres Kupfergewicht als von IPC empfohlen verwendet werden

Anwendungen von Leiterplatten mit Aluminiumkern

Leiterplatten mit Aluminiumkern werden häufig in den folgenden Geräten verwendet:

1. LED-Beleuchtung: LED-Anzeige, Straßenbeleuchtung usw.
2. Stromversorgung: DC/AC-Wandler, Schaltregler usw.
3. Kommunikationselektronik: Hochfrequenzverstärker, Filtergeräte usw.
4. Büroautomation: Motortreiber usw.
5. Automobil: elektronischer Regler, Zünder, Leistungsregler usw.
6. Computer: CPU-Platine, Diskettenlaufwerk, Netzteile usw.
7. Leistungsmodul: Wandler, Halbleiterrelais, Gleichrichterbrücke usw.
8. Audio: Eingangs-, Ausgangsverstärker, Balance, Audio und Leistungsverstärker usw.

Mit zunehmender Bestückungsdichte und Integration von Kupfer-Metallkern-Leiterplattenkomponenten wird die Signalübertragungsgeschwindigkeit beschleunigt und der entsprechende Stromverbrauch steigt ebenfalls. Insbesondere in dieser Ära der 4-G-Netzwerke ist eine hervorragende Erdungsleistung für HF-Signale erforderlich. Gleichzeitig werden auch die Kühlanforderungen verbessert, und die Leistung herkömmlicher starrer Leiterplatten wird ihren Anforderungen nicht mehr gerecht, sodass eine andere Art von Metall erforderlich ist Substrate, denn das ist die Kupferbasis-Leiterplatte, die Wärmeisolationsschicht ist Kupfersubstrat-Kerntechnologie, Kupferbasis-Leiterplatte ist eine der teuersten in der Kupfer-MCPCB. Die Wärmeleitfähigkeit von Kupfer-MCPCB ist um ein Vielfaches besser als die von Aluminium- oder Eisenkernen. Die Schaltungsschicht des Kupfersubstrats erfordert eine große Strombelastbarkeit, daher muss eine dickere Kupferfolie verwendet werden, im Allgemeinen 35 μm bis 280 μm.

Die Gesamtstruktur einer Leiterplatte mit Kupferkern ist der eines Aluminiumkerns sehr ähnlich. Sie weist eine bessere Wärmeleitfähigkeit, elektrische Isolationsleistung und Bearbeitungsleistung auf. Es eignet sich besser für Hochfrequenzschaltungen, Geräte mit hoher Wärmeableitung und Präzisionskommunikationsgeräte.

Vorteile von Kupferkern-Leiterplatten

Hohe Wärmeleitfähigkeit

Der wichtigste Vorteil von Leiterplatten auf Kupferbasis ist die hervorragende hohe Wärmeleitfähigkeit. Leiterplatten auf Kupferbasis sind die ideale Wahl für Komponenten mit hoher Hitze, da der Kupferkern die Wärme schnell und effizient übertragen kann und das Kupferkernsubstrat lange Zeit stabil arbeiten kann Schäden an der Ausrüstung vermeiden.

Bessere elektrische Leistung

Leiterplatten mit Metallkern weisen eine hervorragende elektrische Leistung auf und eignen sich daher ideal für Hochfrequenzanwendungen und Präzisionskommunikationsgeräte. Stabile Formbeständigkeit

Leiterplatten mit Kupfer-Metallkern behalten ihre Form auch unter rauen Bedingungen gut bei, ohne sich aufgrund hoher Temperatur- oder Druckbelastungen zu verformen, zu verbiegen oder auszudehnen.

Bessere Haltbarkeit

Kupfer-Metallkern-Leiterplatten haben eine bessere mechanische Festigkeit und sind langlebiger als Leiterplatten auf Aluminium- und Eisenbasis, was zu einer längeren Lebensdauer der Leiterplatte und Komponenten führt.

Anwendungen von Kupferkern-Leiterplatten

1. Solarenergiekonverter
2. Erneuerbare Energie
3. Hochleistungsgleichrichter
4. Das Eisenbahnsystem
5. Überlastrelais, Netzkabel zur Überwachung

Unterschiede zwischen Aluminium-Leiterplatten und Kupfer-Leiterplatten

1. Der Materialpreis des Kupfersubstrats ist viel höher als der des Aluminiumsubstrats.
2. Die Wärmeleitfähigkeit der Leiterplatte mit Kupferkern ist doppelt so hoch wie die der Leiterplatte mit Aluminiumkern: Aluminiumbasis: ca. 2 W/MK Kupferbasis: ca. 200 W/MK Daher ist die Wärmeableitung der Kupferbasis besser als die der Aluminiumbasis.
3. Einzelne Leiterplatten mit Aluminiumkern können nicht direkt in metallisierte Löcher gebohrt werden, während Leiterplatten mit Kupferkern in metallisierte Löcher verarbeitet werden können.
4. Leiterplatten mit Kupferkern haben eine höhere Dichte pro Flächeneinheit und sind daher schwerer als Leiterplatten mit Aluminiumkern.
5. Leiterplatten mit Metallkern weisen im Vergleich zu Leiterplatten mit Aluminiumkern eine höhere Duktilität auf.
6. Im Vergleich zu Leiterplatten mit Aluminiumkern weisen Kupferkern-Leiterplatten eine geringere Schrumpfung und Verformung auf.