PCB con núcleo metálico (MCPCB) de PCBasic
A medida que los productos electrónicos se vuelven cada vez más potentes, pequeños y de alto rendimiento, la disipación de calor se ha convertido en un problema importante que debe resolverse en el diseño de PCB. Los materiales tradicionales para PCB (como FR-4 y poliimida) presentan baja conductividad térmica y dificultan la disipación del calor de forma oportuna en circuitos de alta potencia, lo que puede provocar fácilmente un calentamiento excesivo de los componentes o incluso dañarlos.
Para resolver este problema, PCBasic se centró en el diseño y la fabricación de placas de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCB), también conocidas como PCB con núcleo metálico, PCB revestido de metal o PCB térmico. Este tipo de placa incorpora una capa de núcleo metálico en su diseño, que disipa el calor con mayor rapidez, lo que aumenta la estabilidad y la fiabilidad del funcionamiento del circuito. Es ideal para diversos productos electrónicos de alta potencia y alto rendimiento.
¿Qué es MCPCB?
Las PCB MCPCB, también conocidas como PCB de sustrato metálico aislado (IMS) o PCB con revestimiento térmico, son un tipo de placa de circuito con núcleo de metal diseñada específicamente para resolver el problema de calentamiento de los productos electrónicos.
A diferencia de las PCB FR-4 tradicionales, que utilizan resina o fibra de vidrio como material base, una PCB con núcleo metálico incorpora una capa base metálica en su estructura, generalmente hecha de aleaciones de aluminio, cobre o acero. Esta capa metálica puede conducir rápidamente el calor generado por los componentes hacia el disipador térmico o la capa del núcleo metálico, lo que aumenta la estabilidad del circuito y lo hace menos propenso al sobrecalentamiento.
Entre estos materiales metálicos, el aluminio es el más utilizado debido a su buena conductividad térmica, alta resistencia mecánica y bajo costo. Actualmente, es la opción preferida para la fabricación de placas de circuito impreso (MCPCB).
Los MCPCB constan de una capa conductora, una capa de aislamiento térmico y una capa de sustrato metálico.
Una placa de circuito con núcleo metálico estándar se compone de:
• Capa de máscara de soldadura
• Capa de circuito
• Capa de cobre (1 oz–6 oz de cobre, lo más común 1–2 oz)
• Capa de aislamiento dieléctrico
• Capa de núcleo de metal (aluminio, cobre o acero): funciona como disipador de calor
• Recubrimiento o acabado protector opcional
Ventajas de MCPCB
En comparación con las placas de circuitos tradicionales, las PCB con núcleo metálico tienen las siguientes ventajas obvias:
1. Disipación de calor superior
Gracias al uso de materiales metálicos, la conductividad térmica de las PCB con núcleo metálico (especialmente los sustratos de aluminio y cobre) es excelente. Disipan rápidamente el calor generado por LED de alta potencia, módulos de potencia, electrónica automotriz, etc., mejorando significativamente la eficiencia de disipación térmica y aumentando la estabilidad del circuito.
2. Menor necesidad de disipadores de calor externos
Las placas MCPCB conducen muy bien el calor por sí solas, por lo que, en muchos casos, no es necesario añadir disipadores ni ventiladores adicionales. De esta forma, el equipo es más pequeño, más ligero y tiene un diseño más sencillo.
3. Alta resistencia mecánica
La capa de núcleo de metal (especialmente el material de aluminio) hace que la placa de circuito sea más rígida, capaz de soportar la tensión causada por la flexión, la vibración y la expansión y contracción térmica, y más duradera tanto en producción como en uso.
4. Ligero y ecológico
En comparación con las placas de cerámica o fibra de vidrio, las placas de circuito impreso con núcleo metálico no solo son más ligeras y duraderas, sino también reciclables y reutilizables. El aluminio, en particular, no tóxico, ecológico y reciclable, es ideal para la fabricación sostenible.
5. Estabilidad dimensional
Dentro del rango de temperatura de 30 °C a 150 °C, las PCB con núcleo metálico mantienen dimensiones y rendimiento estables, lo que garantiza el funcionamiento confiable a largo plazo del equipo.
Tipos de MCPCB
Dependiendo de la configuración de las capas conductoras y metálicas, los MCPCB se pueden clasificar en cinco tipos principales:
1. MCPCB de una sola capa
2. COB MCPCB (Chip en placa)
3. MCPCB de doble capa
4. MCPCB de doble cara
5. MCPCB multicapa
MCPCB de una sola capa
MCPCB de una sola capa
Una PCB monocapa con núcleo metálico consta de tres partes: la capa de circuito de cobre, la capa de aislamiento dieléctrico y la base metálica (generalmente de aluminio). Esta estructura es sencilla, práctica, rentable y fiable, ideal para la producción en masa.
Aplicaciones:
• Iluminación LED y lámparas de alto brillo.
• Relés automotrices e industriales
• Equipos de audio y amplificadores
• Sensores y maquinaria de envasado
Los MCPCB monocapa fabricados por PCBasic se utilizan ampliamente en la iluminación LED. Gracias a su excelente disipación de calor, reducen eficazmente la temperatura, garantizando así la luminosidad y la durabilidad de las lámparas.
MAZORCA MCPCB
Una MCPCB COB (PCB con núcleo metálico de chip en placa) es un tipo especial de placa de circuito impreso con núcleo metálico. Su característica más destacada es que las matrices se instalan directamente sobre la placa, eliminando así la necesidad de la barrera dieléctrica de la estructura tradicional.
Este diseño permite que el chip entre en contacto directo con la PCB de núcleo metálico, lo que resulta en una transferencia de calor más rápida y eficiente. La conductividad térmica puede superar los 200 W/m·K, casi equivalente a la del propio material base metálico.
La estructura básica de la PCB con núcleo metálico COB incluye:
• Unión directa de chips en PCB con núcleo metálico
• Unión de cables para interconexión de señales
• Encapsulación de resina epoxi para protección de virutas
El chip está firmemente integrado en la placa MCPCB mediante unión por cable y encapsulado epoxi. Este diseño mejora la uniformidad de la luz y, al mismo tiempo, prolonga la vida útil de los LED de alta potencia.
La mayoría de las placas MCPCB COB utilizan aluminio como material de núcleo debido a su buena conductividad térmica, alta resistencia y bajo costo, convirtiéndose en la opción preferida por la mayoría de los fabricantes de PCB con núcleo metálico. Algunos productos de alta gama también utilizan PCB de aluminio con acabado espejo y baño de plata/oro para mejorar la reflectividad y la disipación térmica.
Aplicaciones:
• Farolas y proyectores LED
• Módulos de retroiluminación y visualización LED
• Fuentes de alimentación y convertidores
• Faros y sistemas de señalización de automóviles
• Luces de cultivo agrícolas y hortícolas
• Sistemas de iluminación industrial y arquitectónica
MCPCB de doble capa
MCPCB de doble capa
Una placa de circuito impreso MCPCB de doble capa es un tipo de circuito impreso con núcleo metálico, con una estructura más compleja que una de una sola capa. Consta de dos capas de cobre, ambas laminadas sobre la base metálica en el mismo lado. Los materiales más comunes son el aluminio o el cobre. El núcleo metálico se encuentra en la parte inferior de la placa, lo que proporciona un buen soporte mecánico y facilita la rápida disipación del calor.
A diferencia de las PCB con núcleo metálico de doble cara, donde las dos capas de cobre se distribuyen en ambos lados del núcleo metálico, todos los componentes electrónicos de una MCPCB de doble capa se instalan en el mismo lado, lo que hace que la estructura sea más compacta.
En comparación con las PCB de núcleo metálico de una sola capa, la producción de MCPCB de doble capa es más compleja. Durante la fabricación, se requiere un paso adicional de laminación para unir firmemente la capa conductora térmica al sustrato metálico. Este paso exige altos requisitos de precisión del proceso y debe garantizar que las capas estén aisladas y conduzcan la electricidad de forma fiable.
Aplicaciones del MCPCB de doble capa
• Inversores y rectificadores de potencia
• Preamplificadores y amplificadores de audio
• Unidades de control de potencia y reguladores
• Equipos de automatización industrial
• Controladores de motores y módulos de comunicación
Como fabricante profesional de MCPCB, PCBasic adopta tecnología de laminación avanzada para garantizar que en cada placa MCPCB de doble capa, la capa conductora térmica esté estrechamente combinada con el sustrato de metal y no sea propensa a la delaminación.
MCPCB de doble cara
Al igual que las PCB de núcleo metálico de doble capa, las PCB de núcleo metálico de doble cara también tienen dos capas de conductores de cobre. Sin embargo, su núcleo metálico se encuentra entre estas dos capas. En otras palabras, existen pistas de circuito en las superficies superior e inferior de la capa del núcleo metálico, conectadas mediante vías revestidas.
A diferencia de las PCB con núcleo metálico de una sola cara, las MCPCB de doble cara requieren un paso de laminación adicional durante la producción, que une firmemente las capas conductoras térmicas estampadas al sustrato del núcleo metálico.
En comparación con las placas de circuito FR-4 convencionales, las PCB con núcleo metálico de doble cara requieren mayor precisión y experiencia en fabricación. Al laminar dos capas de lámina de cobre al núcleo metálico, es necesario controlar con precisión la temperatura, la presión y el rendimiento de aislamiento. Solo así se puede garantizar un buen aislamiento eléctrico y un rendimiento térmico estable.
Aplicaciones:
• Unidades de control industrial
• Convertidores y reguladores de potencia
• Sistemas HVAC
• Tableros de instrumentos de automóviles
• Sistemas UPS y de comunicación
MCPCB multicapa
MCPCB multicapa
Una PCB multicapa con núcleo metálico es un tipo de placa de circuito impreso de alto rendimiento con núcleo metálico. Está compuesta por múltiples capas de circuito de cobre y materiales dieléctricos termoconductores apilados sobre una base metálica sólida.
Esta estructura permite que la placa de circuitos implemente enrutamiento interno de señales, planos de tierra y diseños de vías ciegas o enterradas, manteniendo al mismo tiempo una alta conductividad térmica. Además, ofrece mayor flexibilidad de diseño y un mejor rendimiento de gestión térmica.
En comparación con las placas de circuito FR-4 tradicionales, los requisitos de fabricación de las placas MCPCB multicapa son mayores. Durante el proceso de laminación, es necesario controlar con precisión la temperatura, la presión y el rendimiento del aislamiento para garantizar que cada capa de cobre se adhiera firmemente al núcleo metálico.
Aplicaciones:
• Servidores y centros de datos
• Sistemas aeroespaciales y satelitales
• Electrónica médica (ECG, monitores cardíacos)
• Sistemas de comunicación de alta frecuencia
• Instrumentación científica
