Die Vorteile von Leiterplatten mit Metallkern

Es stehen viele Arten von Leiterplattenmaterialien zur Auswahl, z. B. Metall-Leiterplatten, isolierte Metallsubstrate (IMS oder IMPCB), Metallkern-Leiterplatten (MCPCB), Aluminium-Verbundplatinen und Aluminium-Substrate usw. Wenn jedoch die Wärmeableitung eine Rolle spielt In Anbetracht dessen ist eine Platine mit Metallkern oder Aluminium sicherlich eine gute Wahl. Wenn jedoch die Wärmeableitung eine Rolle spielt, ist die Metallkernplatine die bevorzugte Wahl. Metall-PCBs bieten von vornherein eine bessere Wärmeableitung als herkömmliche FR-4-PCBs auf Epoxidglasbasis.
Dies ist auf die 5- bis 10-mal höhere Wärmeleitfähigkeit und die 10-mal höhere Dicke herkömmlicher Architekturen zurückzuführen. Die außergewöhnlich effiziente Wärmeübertragung ermöglicht den Einsatz sehr leichter Kupferschichten bei Metall-Leiterplatten, wodurch die Kosten und die Dicke der Lösung reduziert werden. Dabei kann die Metallschicht vollständig aus Metall oder einer Kombination aus Glasfasern (FR-4) und Metall bestehen.

Metallleiterplatten bestehen aus einer dielektrischen Schicht mit hoher Wärmeleitfähigkeit, einer Metallschicht und einem Kupferfilm mit hoher Wärmeableitungsfähigkeit. Die am häufigsten verwendeten Materialien für die Herstellung von Leiterplatten mit Metallkern sind Aluminium und Kupfer und manchmal auch Edelstahl. Metallkerne oder Aluminiumplatinen können Hochleistungskomponenten Wärme entziehen, um die Wärmeübertragung zu erleichtern. Der Zweck der Verwendung von Leiterplatten mit Metallkern besteht also darin, eine viel höhere Wärmeleitfähigkeit als FR-4 bereitzustellen.

Im Allgemeinen besteht die obere Schicht der Struktur einer China Metal Core-Leiterplatte aus einem dünnen Kupferfilm, der wie bei einer herkömmlichen Leiterplatte geätzt wird. Die Dicke des dünnen Kupferfilms reicht von 1 Unze bis 4 Unzen. Die innerste Schicht besteht aus einem dielektrischen Material, dessen Funktion darin besteht, die Metallschicht elektrisch vom Kupferfilm zu isolieren und gleichzeitig eine schnelle Wärmeübertragung zwischen den beiden Schichten zu ermöglichen. Bei mehrschichtigen MCPCBs müssen die Schichten gleichmäßig auf die innere Metallschicht verteilt werden. Beispielsweise ist bei einer 6-Lagen-Leiterplatte die Metallschicht in der Mitte, die oberen drei Lagen und die unteren drei Lagen angeordnet.
Wir müssen auch beachten, dass der Metallkern der thermischen Leiterplatte eine Leiterplatte mit Aluminiumkern, eine Leiterplatte mit Kupferkern oder eine Leiterplatte aus schwerem Kupfer und Edelstahl sein kann. Allerdings ist das metallische Leiterplattenmaterial sehr hart und das Zerschneiden der Leiterplatte in kleine Stücke kann zu Problemen führen. Daher müssen wir bei der Auswahl metallischer Leiterplattenmaterialien berücksichtigen, ob die Chemikalien in der Fertigung darauf reagieren.

Die wärme~~POS=TRUNC

Dies ist einer der größten Vorteile von Metallkernplatinen. Seine Wärmeübertragungsrate ist 8 bis 9 Mal schneller als die von FR-4-Leiterplatten. Wenn unsere Leiterplatten schnell gekühlt werden müssen, ist es besser, Metallleiterplatten anstelle herkömmlicher FR-4-Substrate zu verwenden. Der größte Vorteil von Metallkern-Leiterplatten besteht also darin, dass sie ein spezielles Substratmaterial verwenden, das die Zuverlässigkeit von Designs erhöht, die bei höheren als normalen Temperaturen betrieben werden. Das Leiterplattendesign mit Metallkern absorbiert aktiv Wärme von der Position der heiß laufenden Komponenten zur gegenüberliegenden Schicht der Platine und ermöglicht so eine effizientere und sicherere Wärmeableitung.

Kostengünstig

Neben seiner thermischen Leistung hat Aluminium den Vorteil, dass es recycelbar und kostengünstig ist. Wenn unsere LED-Platine mit Metallkern entsorgt wird, können wir das Metall daraus recyceln. Dadurch werden auch weitere Produktionskosten eingespart. Gleichzeitig sind Leiterplatten mit Metallsubstrat leichter, langlebiger und leitfähiger. Dadurch können auch die Herstellungskosten von Leiterplatten mit Aluminiumsubstrat gesenkt werden. Aluminium-Leiterplatten sind auch eine kostengünstige Alternative zu teureren und sperrigeren Kühlkörpern. Aluminium ist bekanntermaßen ein ungiftiges und vollständig recycelbares Metall. Die Verwendung von Aluminium in Metall-PBCs trägt zum Schutz unserer Umwelt in der Kette bei, die Hersteller und Endverbraucher verbindet.

Mehr Stabilität

Das chinesische Leiterplattendesign mit Metallkern macht die Leiterplatte stabiler. Nehmen Sie als Beispiel die am häufigsten verwendete LED-Platine mit Metallkern. Sie löst effektiv das Problem der Wärmeableitung bei Langzeitgebrauch von LED-Straßenlaternen und. Aluminium sorgt nicht nur für eine hohe Stabilität, sondern ist auch sehr leicht, sodass es die Festigkeit und Flexibilität der Leiterplatte erhöht, ohne das Gewicht zu erhöhen.

Längere Lebensdauer

Im Vergleich zu den üblicherweise in der Leiterplattenherstellung verwendeten Materialien weist Metall eine längere Lebensdauer auf. Metallmaterialien verringern das Risiko eines versehentlichen Bruchs der Leiterplatte während der Produktion, Montage und Verwendung.

Alle oben genannten Vorteile machen Metallkern-Leiterplatten ideal für eine Vielzahl von Anwendungen, darunter

1. Automotive, LED-Systeme für Straßenbeleuchtung
2. Photovoltaik
3. Anwendungen der Hintergrundbeleuchtungseinheit
4. Motor-/Hybrid-Steuerungsanwendungen
5. Energiewandler

Das Hauptmerkmal chinesischer Metallkern-Leiterplattendesigns besteht darin, dass sie keine plattierten Durchgangslöcher verwenden. Bei der Herstellung von Metallkern-Leiterplatten werden in der Regel oberflächenmontierte Komponenten verwendet, eines der herausragenden Merkmale des Herstellungsprozesses von Metallkern-Leiterplatten. Wenn bei der Herstellung von Leiterplatten mit Metallkern plattierte Durchkontaktierungen verwendet werden, kann das dicke Metallblech auf der Unterseite der Laminatstruktur einen Kurzschluss durch die Durchkontaktierungen verursachen. Daher erfordert das Leiterplattendesign mit Metallkern keine Wärmeableitung durch das Durchgangsloch. Durch diese Konstruktion wird auch die Kühlleistung verbessert.
Durch das Entfernen von Durchkontaktierungen können Hersteller von Leiterplatten mit Metallkern Ihre Platinen schneller transportieren. In den meisten PCB-Produktionsbetrieben ist dies ein Engpassprozess. Ihr 1-lagiges MCPCB überspringt dann den für die PTH-Verarbeitung erforderlichen Schritt der chemischen Verkupferung der Lochwandvorbereitung und geht nach einem kurzen Bohrzyklus direkt zur Schaltungsabbildung über. Danach durchläuft Ihr MCPCB im Wesentlichen die gleichen Prozessschritte wie jedes herkömmliche FR4-Design.

	FR4 PCB	MCPCB
Leitfähigkeit	FR4 hat eine geringe Wärmeleitfähigkeit, normalerweise etwa 0.3 W.	Die Wärmeleitfähigkeit von MCPCB ist hoch und liegt zwischen 1.0 und 4.0 Watt, wobei 2.0 Watt am häufigsten ist.
Durchlöcher plattiert	Verwenden Sie plattierte Durchgangslöcher	Oberflächenmontage
Wärmefreisetzung	Normalerweise Wärmeabgabe mit Wärmeübertragung durch Löcher	Bohr-, Abscheidungs- und Plattiervorgänge entfallen bei der Verwendung von MCPCB-Material, da es seine eigene Wärme ableitet.
Lötstoppschicht	FR4 PCB-Lötstoppschicht oben und unten, normalerweise grün, blau, rot, schwarz usw.	MCPCB-Lötstoppschicht nur auf der Oberseite, normalerweise weiße LED-Platine
Materialstärke	Flexiblerer Dickenbereich für FR4-Leiterplatten mit verschiedenen Materialkombinationen und Schichtzahlen verfügbar	Die Variation der MCPCB-Dicke wird durch die verfügbare Backplane-Dicke und die Dicke des dielektrischen Blechs begrenzt
Prozesse	Standardprozess für FR4-Leiterplatten: Senklöcher, V-Ritzung, Senklöcher, Fräsen, Bohren	Für die Bearbeitung gelten die gleichen Verfahren wie bei FR4 (für V-Platten müssen diamantbeschichtete Sägeblätter verwendet werden, um die Belastung beim Schneiden von Metall zu erhöhen)

Einer der häufigsten Gründe für den Ausfall von Leiterplatten ist thermischer Stress. Übermäßige thermische Belastung kann dazu führen, dass die Leistung einer Leiterplatte abnimmt oder möglicherweise ganz aufhört zu funktionieren. Mit der Weiterentwicklung der Technologie zur Herstellung von Leiterplatten mit Metallkern werden die Profilanforderungen verschiedener Komponenten immer kleiner und die thermische Belastung nimmt zu. Daher ist ein effektives Wärmemanagement in Leiterplatten zu einem entscheidenden Aspekt geworden, um zu verhindern, dass elektronische Geräte ihre Systemfunktionalität verlieren.

Wie funktioniert das PCB-Wärmemanagement bei Metallkernen mit Sockeln?

In den meisten Fällen werden die Schaltungs- und Dielektrikumsschichten auf einer Unterlage platziert. Für das Wärmemanagement wird typischerweise ein Metallkern aus Kupfer oder Aluminium verwendet.
Wenn wir kein wirksames Wärmemanagement implementieren, wird die Leistung jeder Anwendung beeinträchtigt. Entscheidend ist der Wärmetransport vom wärmeerzeugenden Bauteil zum äußeren Kühlkörper. Wenn ein Material mit hoher Wärmeleitfähigkeit wie Kupfer verwendet wird, wird die Wärmeübertragung verbessert. Kupferbasierte Basen sind eine alternative Technologie, die Leiterplatten letztendlich eine bessere Wärmeleitfähigkeit verleiht.
Das Kupfer in der Metallkernbasis verbessert die Wärmeleitfähigkeit und senkt gleichzeitig die Arbeitstemperatur der Komponente. Dadurch eignet es sich hervorragend zur Verringerung der thermischen Belastung von Leiterplatten.
Verwenden Sie in den folgenden Szenarien kupferbasierte Basen.

1. Einseitig, einlagig
2. Kupfergefüllte Laser-Thermal-Via-Matrix
3. Doppelseitiges Chassis

Bei der Herstellung von Leiterplatten mit Metallkern sind einige Dinge zu beachten. Wir erstellen exemplarisch für Ihr Material eine passende Lösung.

1. Aluminiumgefüllte 2-lagige PTH-Platten (kostspielige Vorbohr-/Isolierfüll-/Nachbohrvorgänge sind erforderlich, um plattierte Durchgangslöcher herzustellen, die keinen Kurzschluss verursachen.)
2. Zweischichtige oder mehrschichtige Platinen, die mit typischen PCB-Techniken hergestellt werden, jedoch mit einem thermodielektrischen Material anstelle von FR2 und einer auf die Unterseite laminierten Metallrückseite zur Wärmeübertragung.

MCPCBs können eine gute Lösung sein, wenn zahlreiche Kühl-LEDs eine Designpriorität haben. Das Leiterplattendesign mit Metallkern weist möglicherweise einige Einschränkungen auf, der Herstellungsprozess unterscheidet sich jedoch nicht wesentlich von dem anderer Leiterplatten.
Von der MCPCB-Fertigung bis zur Montage bieten wir einen One-Stop-Shop, bei dem alle Produktionsabläufe in unserer selbst entwickelten App zur Online-Überwachung erfasst sind.