آشنایی با بردهای مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB)

با تکامل فناوری، دستگاه‌های الکترونیکی روز به روز قدرتمندتر می‌شوند و با این پیشرفت، مشکلات مختلفی از جمله گرمای بیش از حد به وجود می‌آید. بردهای مدار چاپی با هسته فلزی (PCB) که با نام PCBهای هسته فلزی یا MCPCB نیز شناخته می‌شوند، امروزه به طور فزاینده‌ای به اجزای مطلوب دستگاه‌های الکترونیکی تبدیل می‌شوند، به ویژه آن‌هایی که نیاز به مدیریت حرارتی مؤثر دارند. این بردهای مدار با هسته فلزی برای کنترل حرارتی در سیستم‌های فشرده و پرقدرت ایده‌آل هستند.

ما در مورد مزایای PCB های هسته فلزی در دستگاه های الکترونیکی صحبت می کنیم و قطعات الکترونیکی پرقدرتی را بررسی می کنیم که می توانند به شما در به حداکثر رساندن پتانسیل هر پروژه الکترونیکی کمک کنند. چه با یک PCB آلومینیومی، یک PCB هسته مسی یا یک برد هسته فلزی هیبریدی کار کنید، انتخاب سازنده مناسب PCB هسته فلزی یا سازنده MCPCB بسیار مهم است.

بردهای مدار چاپی با هسته فلزی (MCPCB) چیستند؟

نام‌های مختلفی برای این نوع برد مدار چاپی وجود دارد، از جمله PCB با زیرلایه فلزی عایق‌بندی شده، روکش آلومینیومی، پایه آلومینیومی و PCB فلزی. همه این اصطلاحات به انواع مختلف بردهای مدار چاپی با هسته فلزی یا PCBهای با هسته فلزی اشاره دارند که اکثراً مزایا و ویژگی‌های یکسانی دارند.

بردهای مدار چاپی با هسته فلزی، همانطور که از نامشان پیداست، دارای یک هسته پایه فلزی در نزدیکی قسمت پخش کننده گرما هستند. هسته فلزی PCB را می‌توان در وسط سطح زیر برد یا در قسمت بیرونی پشت آن قرار داد. این طراحی در انواع مختلف بردهای مدار چاپی فلزی، از جمله PCB های آلومینیومی و PCB های هسته مسی، یکسان است.

فلز رسانایی حرارتی بالایی دارد که برای یک برد مدار چاپی بسیار مهم است. هسته فلزی با هدایت گرما از قطعات الکترونیکی اصلی PCB به اجزای ضروری مانند هیت سینک فلزی پشتی یا هسته، نقش مهمی در سیستم‌های خنک‌کننده ایفا می‌کند.

بسته به کاربرد الکترونیک هدف، بردهای مدار چاپی با هسته فلزی می‌توانند یک طرفه یا دو طرفه باشند. با این حال، بردهای مدار چاپی با هسته فلزی چند لایه به دلیل پیچیدگی فرآیند تولید، به طور گسترده مورد استفاده قرار نمی‌گیرند.

بردهای مدار چاپی معمولی دارای FR4 یا CEM3 هستند، در حالی که بردهای PCB با هسته فلزی به جای آن از هسته‌های فلزی استفاده می‌کنند. بردهای PCB با هسته فلزی علاوه بر اتلاف گرما، پایداری مکانیکی را ارائه می‌دهند و ایزولاسیون الکتریکی بین لایه‌های مدار و قطعات را حفظ می‌کنند.

مواد PCB های هسته فلزی

بردهای مدار چاپی با هسته فلزی می‌توانند دارای هسته‌های آلومینیومی، مسی یا فلزی باشند. در برخی موارد، هسته‌های فلزی می‌توانند ترکیبی از آلیاژهای خاص مختلف باشند. به عنوان مثال، می‌توان از برنج یا فولاد استفاده کرد، اما به دلیل سختی آنها که تجزیه برد مدار به قطعات زیاد را دشوار می‌کند، توصیه نمی‌شود.

هسته آلومینیومی

بردهای مدار چاپی با هسته آلومینیومی رایج‌ترین نوع بردهای مدار چاپی با هسته فلزی هستند که گرمای تولید شده توسط اجزای گرمازا را به طور مؤثرتری از برد دور می‌کنند. این امر توزیع یکنواخت‌تر اتلاف گرما در سراسر برد مدار چاپی را تسهیل می‌کند.

هسته مس

برخی از بردهای مدار چاپی (PCB) همچنین دارای هسته‌های مسی هستند که رسانایی حرارتی را بهبود می‌بخشند و به کاهش دمای کاری درون اجزا کمک می‌کنند.

اگرچه مس یک انتخاب عالی برای دستگاه‌های الکترونیکی مستعد گرمای بیش از حد است، اما در مقایسه با آلومینیوم گزینه گرانی است. تولیدکنندگان PCB با هسته فلزی عمدتاً در موارد زیر از هسته مسی استفاده می‌کنند:

● تک لایه یک طرفه: یک برد مدار چاپی (PCB) مجهز به یک لایه پایه از جنس مس برای خنک‌سازی.

● لیزر حرارتی پر شده با مس از طریق ماتریس: در بردهای مدار چاپی فلزی، وایاهای پر شده با مس با لیزر سوراخ می‌شوند و شبکه‌ای را تشکیل می‌دهند که در مقایسه با وایاهای معمولی، رسانایی گرما را بهبود می‌بخشد.

● پایه دو طرفه: در یک برد مدار چاپی دو طرفه، یک پایه مسی در دو طرف وجود دارد تا اتلاف گرما سریع‌تر انجام شود.

  

 

ساختار و ضخامت PCB هسته فلزی

ساختار یک برد مدار چاپی با هسته فلزی معمولی شامل یک لایه ماسک لحیم، یک لایه دی الکتریک و یک هسته فلزی در پایین است.

لایه‌های بالایی

لایه اول، لایه ماسک لحیم است و پس از آن یک لایه مدار و مس قرار دارد. این لایه‌ها روی یک دی‌الکتریک در میان خود قرار دارند که یک لایه هسته فلزی است. لایه فیلم مسی بالایی از یک فیلم مسی نازک با مسیرهای مدار تشکیل شده است. ضخامت این لایه از ۱ اونس تا ۴ اونس (اونس در هر فوت مربع) متغیر است.

لایه دی الکتریک

داخلی‌ترین لایه به عنوان لایه دی‌الکتریک عمل می‌کند. این لایه، هسته فلزی را از لایه مسی جدا می‌کند و در عین حال انتقال حرارت بین لایه‌ها را تسهیل می‌کند.

لایه هسته فلزی

هسته فلزی پایین‌ترین لایه است. فلز مورد استفاده معمولاً آلومینیوم است و ضخامت آن از ۱ میلی‌متر تا ۳.۲ میلی‌متر متغیر است. هسته فلزی یک پخش‌کننده گرما است که گرما را از اجزای گرمازا جذب و دفع می‌کند. این ضخیم‌ترین لایه موجود در یک برد مدار چاپی است که به برد استحکام می‌دهد و تضمین می‌کند که برد مدار چاپی صاف بماند.

جزئیات ضخامت و رسانایی حرارتی

هسته، برد مدار را به اندازه کافی ضخیم می‌کند تا با تمام سخت‌افزارهای نصب استاندارد برد سازگار باشد و قسمت فلزی نمایان برد با پرداخت سطحی یا پوشش لحیم پوشانده نشده است.

هسته فلزی PCB هسته فلزی رسانایی حرارتی بالایی دارد، معمولاً بین 1W/mK و 9W/mK. رسانایی حرارتی بالا همراه با یک لایه عایق نازک حدود 100 میکرومتر، برد را قادر می‌سازد تا گرما را به سرعت منتقل کند.

مزایای بردهای مدار چاپی با هسته فلزی

بردهای مدار چاپی با هسته فلزی به دلیل عملکرد حرارتی عالی، کوپلینگ خازنی بهتر و محافظت الکترومغناطیسی بالا، به طور گسترده در دستگاه‌های الکترونیکی مورد استفاده قرار می‌گیرند. بیایید مزایای بردهای مدار چاپی با هسته فلزی را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم:

۱. اتلاف گرما:

فلز به دلیل رسانایی حرارتی بالای خود شناخته شده است، و MCPCB ها را برای دستگاه‌هایی که با چالش‌های گرمایشی مواجه هستند، ایده‌آل می‌کند. این اجزا انتقال حرارت را در سراسر دستگاه تسهیل می‌کنند و مشکلات گرمایش موضعی را کاهش می‌دهند. قابلیت‌های هدایت حرارتی، PCB های هسته فلزی را برای مدارهای سطح بالا ایده‌آل می‌کند.  

یک آزمایش تولید گرما بر روی چراغ‌های LED یک واتی که با PCB هسته فلزی یا PCB FR-1 نصب شده بودند، انجام شد. گرمای بیش از حد تأثیر کمی بر PCB هسته فلزی داشت یا اصلاً تأثیری نداشت، در حالی که PCB FR-4 تا 4 درجه سانتیگراد بیش از حد گرم شد.

۲. پایداری و استحکام:

تولیدکنندگان فناوری LED، به ویژه تولیدکنندگان روشنایی LED پرقدرت، در سال‌های اخیر مسئله گرمای بیش از حد را برجسته کرده‌اند.

دستگاه‌های الکترونیکی پرقدرت بدون مکانیزم دفع حرارت کارآمد، مستعد نقص عملکرد هستند. بردهای مدار چاپی با هسته فلزی با توزیع یکنواخت گرما در سراسر دستگاه از طریق هسته فلزی، این مشکل را برطرف می‌کنند و در نتیجه آسیب ناشی از گرما را به حداقل می‌رسانند.

آلومینیوم ماده‌ای سبک است که بدون نیاز به اضافه کردن وزن به کل دستگاه الکترونیکی، به برد مدار چاپی استحکام می‌بخشد و در نتیجه، این برد مدار چاپی را برای روشنایی LED پرقدرت ایده‌آل می‌کند.

درباره PCBasic

زمان در پروژه‌های شما حکم پول را دارد – و PCBasic آن را دریافت می کند. PCاساسی هست یک شرکت مونتاژ PCB که هر بار نتایج سریع و بی‌نقصی ارائه می‌دهد. خدمات جامع ما خدمات مونتاژ PCB شامل پشتیبانی مهندسی متخصص در هر مرحله، تضمین کیفیت برتر در هر تخته. به عنوان یک پیشرو سازنده مونتاژ PCB, ما یک راهکار جامع ارائه می‌دهیم که زنجیره تأمین شما را ساده می‌کند. با تیم پیشرفته ما همکاری کنید کارخانه نمونه اولیه PCB برای تحویل سریع و نتایج عالی که می‌توانید به آنها اعتماد کنید.

۳. پایداری ابعادی:

بردهای مدار چاپی با هسته فلزی، پایداری ابعادی نسبتاً بالاتری نسبت به بردهای مدار چاپی ساخته شده از مواد سنتی مانند FR-4 دارند، به خصوص در شرایط محیطی متغیر.

برای مثال، یک ماده PCB فلزی که در معرض فرآیندهای گرمایشی از 30 درجه سانتیگراد تا 150 درجه سانتیگراد قرار گرفت، تغییر ابعادی بین 2.5 تا 3.5 درصد را در مقایسه با ماده معمولی که تا حدود 4 درصد افزایش یافته بود، نشان داد.

با این حال، برد مدار چاپی با هسته فلزی مانند آلومینیوم یا مس، به دلیل پایداری حرارتی برتر خود، می‌توانند به طور موثری در برابر این تنش حرارتی مقاومت کرده و در دماهای مختلف، ثبات خود را حفظ کنند. این پایداری، خطر تاب برداشتن برد مدار چاپی در دماهای بالا را کاهش می‌دهد.

۴. طول عمر:

بردهای مدار چاپی سنتی عمدتاً از مواد ظریفی مانند سرامیک و فایبرگلاس ساخته می‌شوند که ضعیف و آسیب‌پذیر هستند. از سوی دیگر، بردهای مدار چاپی با هسته فلزی به لطف هسته فلزی، قوی‌تر هستند.

بردهای مدار فلزی خطر شکستن یا آسیب دیدن را در طول فرآیندهای تولید و مونتاژ برد مدار کاهش می‌دهند. آنها طول عمر دستگاه را افزایش می‌دهند.

کیفیت تضمین می‌کند که برد مدار چاپی می‌تواند در طول ساخت، فشار مکانیکی را تحمل کند. دوام و استحکام قطعات الکترونیکی تضمین می‌کند که در صورت اعمال تنش مکانیکی، نمی‌شکند.

۵. سبک و کم‌هزینه:

انواع برد مدار چاپی با هسته فلزی سبک‌تر و از این رو مقرون به صرفه‌تر هستند.

پالایش آلومینیوم آسان‌تر است، که آن را به انتخابی مقرون‌به‌صرفه برای زیرلایه‌های برد مدار چاپی تبدیل می‌کند و هزینه‌های تولید بردهای مبتنی بر آلومینیوم را کاهش می‌دهد.

از این رو، بردهای مدار آلومینیومی جایگزین مقرون به صرفه‌ای برای گزینه‌های حجیم‌تر و گران‌تر هستند.

۶. قابلیت بازیافت بالا:

آلومینیوم یک ماده قابل بازیافت است که باعث می‌شود بردهای مدار چاپی با هسته فلزی سازگارتر با محیط زیست و مقرون به صرفه‌تر باشند. آلومینیوم یکی از بازیافت‌پذیرترین مواد روی زمین است. می‌توان آن را بارها و بارها بدون کاهش کیفیت بازیافت کرد.

انواع مختلف PCB های هسته فلزی

بردهای مدار چاپی با هسته فلزی بر اساس موقعیت‌های مختلف هسته فلزی در MCPCBها به انواع مختلفی طبقه‌بندی می‌شوند. برخی از انواع مختلف بردهای مدار چاپی با هسته فلزی عبارتند از:

تک لایه:

همانطور که از نامش پیداست، یک MCPCB تک لایه از یک لایه رسانای مسی ساخته شده است. این لایه با یک صفحه پایه فلزی دنبال می‌شود که برد مدار را سفت و سخت می‌کند.

لایه مدار رسانای حرارتی، برد مدار را عایق‌بندی می‌کند و آن را برای کاربردهای ساده‌تر که در آن‌ها گرمای بیش از حد نگران‌کننده نیست، مناسب می‌سازد.

هسته معمولاً از آلومینیوم ساخته می‌شود. ساختار اصلی یک برد مدار تک لایه از یک هسته فلزی (معمولاً آلومینیوم) و یک لایه دی‌الکتریک یا عایق تشکیل شده است. این ساختار برای دستگاه‌های صوتی، حسگرها، تجهیزات بسته‌بندی و رله‌های خودرو مناسب‌ترین است.

دو طرفه:

یک برد مدار چاپی دو طرفه از دو لایه تشکیل شده است که هسته فلزی بین این لایه‌های مسی قرار گرفته و با استفاده از سوراخ‌های اندود شده (PTH) که لایه‌های مسی را به هم متصل می‌کنند، به هم متصل شده‌اند.

تولیدکنندگان برد مدار چاپی با هسته فلزی می‌توانند از دو طرف برد مدار چاپی برای نصب قطعات SMT و THT استفاده کنند. MCPCB های دو طرفه در طراحی مدارهای پیچیده با لایه‌های ردیابی در دو طرف هسته فلزی استفاده می‌شوند.

روکش کردن دو لایه مسی به هسته مسی هم به مواد و هم به مهارت نیاز دارد. برخی از تامین‌کنندگان برد مدار چاپی با هسته فلزی، ورق‌های از پیش روکش‌شده برای پوشش فلزی ارائه می‌دهند که این فرآیند را ساده‌تر می‌کند.

چند لایه:

همانطور که از نامش پیداست، یک برد مدار فلزی چندلایه بیش از دو لایه رسانا را در خود جای داده است. پایه فلزی در پایین قرار دارد و به تولیدکنندگان این امکان را می‌دهد که قطعات خود را فقط در یک طرف برد نصب کنند.

در بردهای مدار چاپی چند لایه، هسته فلزی بین لایه‌های دیگر قرار می‌گیرد و تعداد مساوی لایه در زیر و بالای هسته وجود دارد. به عنوان مثال، یک برد مدار چاپی فلزی با ۱۲ لایه، دقیقاً ۶ لایه در بالا و پایین هسته فلزی خود خواهد داشت.

COB (تراشه روی برد) MCPCB: 

زمانی که جداسازی ترموالکتریک ضروری باشد، از MCPCB چیپ-آن-بورد استفاده می‌شود. این نوع MCPCBها ضمن صرفه‌جویی در فضا، عملکرد فوق‌العاده‌ای دارند.

در بردهای مدار چاپی فلزی استاندارد، یک لایه دی‌الکتریک بین مسیرهای مسی و هسته فلزی وجود دارد که به دلیل خاصیت عایق بودن لایه دی‌الکتریک، رسانایی حرارتی را محدود می‌کند.

از سوی دیگر، MCPCB های COB دارای یک تراشه روی هسته فلزی هستند که اتلاف گرما را تسهیل می‌کند. این چیدمان یک اتصال الکتریکی بین تراشه و مسیرهای برد مدار ایجاد می‌کند.

فرآیندهای تولید PCB با هسته فلزی

بردهای مدار چاپی با هسته فلزی به همان روش بردهای مدار چاپی سنتی تولید می‌شوند، به جز چند مرحله متفاوت به دلیل اضافه شدن یک هسته فلزی.

انتخاب مواد

این فرآیند با انتخاب یک ماده مناسب برای MCPCB، بسته به محل استفاده از آن، آغاز می‌شود. کاربرد یک PCB خاص تعیین می‌کند که چه ماده‌ای برای هسته، لایه عایق و فویل مسی بهترین است.

انتخاب مواد معمولاً بر اساس سطح رسانایی حرارتی، ثابت دی‌الکتریک و خواص مکانیکی مورد نیاز انجام می‌شود.

حفاری

قبل از قرار دادن فلز و مسیریابی، تولیدکنندگان هسته فلزی، هسته فلزی را با استفاده از دستگاه‌های حفاری کنترل‌شده توسط کامپیوتر سوراخ می‌کنند که این امر باعث افزایش دقت و ثبات می‌شود. دستگاه حفاری به‌طور خودکار مته صحیح را انتخاب کرده و سر مته را در دستگاه قرار می‌دهد.

اگرچه دستگاه‌های مته دارای سرعت بالای حفاری هستند، اما این فرآیند زمان‌بر است زیرا هر سوراخ باید یکی یکی حفر شود.

رسوب مس

هسته فلزی با یک لایه نازک مس پوشانده شده است. این کار از طریق آبکاری الکتریکی انجام می‌شود، فرآیندی که شامل آبکاری الکترولیتی فلز است.

نرم افزار Photoresist

لایه‌های مس با یک لایه از فیلم آلی فعال نوری به نام فتورزیست پوشانده شده‌اند. پس از قرار گرفتن در معرض نور UV، الگوی فیلم بیرونی روی سطح برد اعمال می‌شود. قرار دادن ساختار در معرض نور UV از طریق یک ماسک نوری منجر به ایجاد الگوی ردیابی مس می‌شود.  

قلاب زدن

قسمت‌هایی که از ماده مقاوم در برابر نور استفاده نشده است، برای حذف مس اضافی، حکاکی می‌شوند و الگوی ردیابی مس دست نخورده باقی می‌ماند و مس اضافی روی برد از بین می‌رود.

لایه لایه عایق

یک لایه پلیمری مقاوم در برابر حرارت بالا که لایه عایق نیز نامیده می‌شود، از دو طرف روی هسته فلزی لایه گذاری می‌شود. این مرحله تضمین می‌کند که مسیرهای مسی با لایه عایق پوشانده شده‌اند.

استفاده از ماسک لحیم کاری  

یک لایه ماسک لحیم روی هر دو طرف PCB فلزی اعمال می‌شود. این یک لایه لاک محافظ قابل تصویربرداری است که برد را از آسیب ناشی از اکسیداسیون و قرار گرفتن در معرض محیط محافظت می‌کند. از این رو، برد از گرد و غبار و سایر اجزا در امان می‌ماند.

تولیدکنندگان برد مدار چاپی با هسته فلزی، برای تسهیل قرارگیری قطعات و لحیم‌کاری، در لایه پوشش لحیم، روزنه‌هایی ایجاد می‌کنند.

مسیریابی

مسیردهی در پایان فرآیند تولید برای ایجاد خطوط بیرونی برد مدار انجام می‌شود. این کار معمولاً با استفاده از یک دستگاه CNC یا ابزار فرزکاری تحت کنترل کامپیوتر انجام می‌شود که برش‌ها یا شیارهای داخلی را سوراخ می‌کند. دستگاه طوری برنامه‌ریزی شده است که یک مسیر از پیش تعریف شده در فایل ابزار اصلی را دنبال کند.

گرد و غبار تولید شده در حین فرزکاری توسط برس واقع در نزدیکی سر فرز جمع آوری می شود. این برس از یک سیستم خلاء مانند برای مکش گرد و غبار استفاده می کند.

کاربرد پرداخت سطح

لایه‌های مس با لایه دیگری از مواد فلزی یا آلی پوشانده شده‌اند که برای محافظت از لایه‌های مس در معرض اکسیداسیون و آسیب‌های محیطی در نظر گرفته شده است.

V-Cut

در آخرین مرحله تولید، شیارگذاری v شکل یا v-grooving با برش V شکل در دو طرف برد مدار چاپی انجام می‌شود. حداقل مقدار ماده باقی می‌ماند که به تولیدکنندگان PCB با هسته فلزی اجازه می‌دهد PCB را از پنل تولیدی جدا کنند.

تست و بازرسی

درست مانند هر قطعه الکتریکی، برد مدار باید آزمایش شود تا از کیفیت و عملکرد صحیح آن اطمینان حاصل شود.

تولیدکنندگان برد مدار چاپی با هسته فلزی، آزمایش‌های الکتریکی روی بردهای مدار را با استفاده از تسترهای پروب پرنده برای بردهای مدار پیچیده انجام می‌دهند. علاوه بر این، آنها ممکن است از تسترهای شبکه جهانی برای آزمایش دسته‌های بزرگ بردهای مدار استفاده کنند.

تست های-پات

این آزمایش بررسی می‌کند که آیا ایمنی الکتریکی PCB های هسته فلزی با مشخصات مشخص شده و استانداردهای عملکرد عایق مطابقت دارد یا خیر. این شامل اندازه‌گیری مقاومت عایق و ولتاژ شکست بردهای مدار است.

آزمایش قابلیت اطمینان همچنین ممکن است نقص‌هایی در برد مدار، از جمله سوراخ‌های ریز روی عایق، عایق شکسته یا آسیب‌دیده یا فاصله الکتریکی کم بین اجزا را تشخیص دهد.

عوامل مؤثر بر طراحی PCB با هسته فلزی

تولید برد مدار فلزی شامل ارزیابی عوامل متعددی برای اطمینان از عملکرد و قابلیت اطمینان بهینه است. این شامل موارد زیر است:

۲. رسانایی حرارتی

هرچه رسانایی حرارتی ماده هسته بیشتر باشد، گرما را سریع‌تر از قطعه مولد گرما در دستگاه الکترونیکی دفع می‌کند.

در نتیجه، جنس هسته و ضخامت آن به میزان مصرف برق دستگاه و میزان دفع گرما از دستگاه بستگی دارد.

۲. ثابت دی‌الکتریک

عملکرد PCB هسته فلزی همچنین به نوع ماده عایق بستگی دارد که ثابت دی الکتریک در ساخت MCPCB است. ماده عایق که بین هسته و لایه‌های مسی قرار می‌گیرد، دارای ثابت دی الکتریک است.

ثابت دی‌الکتریک بر رسانایی یک برد فلزی تأثیر می‌گذارد. ثابت دی‌الکتریک بالاتر، ظرفیت خازنی و انتقال سیگنال را افزایش می‌دهد. ثابت دی‌الکتریک پایین، ظرفیت خازنی و انتقال سیگنال یک برد مدار فلزی را کاهش می‌دهد.

بسته به انتقال سیگنال مورد نیاز برای یک کاربرد خاص، سازنده PCB هسته فلزی، ماده عایق را بر اساس ثابت دی الکتریک آن انتخاب می‌کند.

۳. عرض و فاصله گذاری خطوط

ظرفیت حمل جریان و ولتاژ مورد نیاز یک کاربرد خاص نیز اندازه برد را تعیین می‌کند و فاصله بین دو مسیر (traces) رعایت می‌شود. بنابراین، فاصله و عرض برد احتمالاً بر راندمان تأثیر می‌گذارد.

۴. ماسک لحیم و چاپ سیلک اسکرین

پوشش لحیم و چاپ سیلک اسکرین از لایه‌های مسی برد محافظت می‌کنند. آن‌ها همچنین از طریق رنگ‌آمیزی و برچسب‌گذاری به شناسایی برد و قطعات کمک می‌کنند. رنگ پوشش و چاپ سیلک اسکرین به نیاز کاربرد بستگی دارد.

۵. پایداری مکانیکی  

MCPCB ها در معرض ضربه، ارتعاشات و تغییرات دمایی قابل توجه قرار دارند. بنابراین، برد باید به اندازه کافی پایدار باشد تا در برابر فشار مکانیکی مقاومت کند. پایداری برد به نوع ماده مورد استفاده، ضخامت هسته و اتصال ایجاد شده بستگی دارد.

با توجه به این عوامل، همکاری با یک تولیدکننده باتجربه MCPCB که تضمین کند برد مدار چاپی عملکرد بهینه را ارائه می‌دهد و الزامات خاص کاربرد را برآورده می‌کند، بسیار مهم است.

کاربردهای PCB با هسته فلزی

برای درک کاربردهای بردهای مدار چاپی فلزی، در نظر گرفتن تفاوت بین بردهای مدار چاپی FR-4 و بردهای مدار چاپی فلزی بسیار مهم است.

لوازم الکترونیکی مختلف برای کار به انرژی زیادی نیاز دارند. همچنین مقدار قابل توجهی گرما تولید می‌کند که گاهی اوقات می‌تواند به اندازه‌ای متمرکز شود که باعث گرمای بیش از حد شود. در این سناریو، بردهای مدار چاپی با هسته فلزی به جایگزین برتر برای بردهای مدار FR-4 تبدیل می‌شوند.

مزایای بردهای مدار چاپی با هسته فلزی، خنک شدن سریع و پراکندگی مؤثر گرما برای لوازم خانگی پرمصرف است. بردهای مدار ساخته شده از مس یا آلومینیوم دارای رسانایی حرارتی و استحکام کششی بهتری هستند، همچنین ولتاژ شکست عالی‌تری دارند که برای لوازم خانگی با گرمایش سریع ایده‌آل است.  

کاربردها و مصارف اصلی PCB های فلزی در زیر فهرست شده است:

● نورپردازی LED

● رله‌های حالت جامد

● تامین‌کنندگان برق

● رگولاتورهای ولتاژ

● پنل‌های خورشیدی

● سلول‌های فتوولتائیک

● کنترل موتور در خودروهای هیبریدی الکتریکی.  

  

   

نتیجه

بردهای مدار چاپی هسته فلزی به طور گسترده در کاربردهایی که نیاز به اتلاف حرارت کارآمد دارند، مانند روشنایی LED، الکترونیک خودرو و الکترونیک قدرت، که در آنها گرمای بیش از حد می‌تواند به طور بالقوه به لوازم خانگی آسیب برساند، به کار می‌روند.

هسته فلزی به عنوان یک سینک گرما عمل می‌کند و گرما را به محیط اطراف توزیع می‌کند، برخلاف بردهای مدار سنتی با زیرلایه نارسانا مانند FR4.

به طور کلی، بردهای مدار چاپی با هسته فلزی، به دلیل قابلیت‌های برتر مدیریت حرارتی و عملکرد مکانیکی، یک راه حل قابل اعتماد و کارآمد برای کاربردهای مختلف الکترونیکی ارائه می‌دهند.

پرسش های متداول (پرسش و پاسخ)

۱. چه هسته‌های فلزی در PCB های فلزی استفاده می‌شوند؟

رایج‌ترین هسته‌های فلزی مورد استفاده در PCBها شامل هسته‌های آلومینیومی هستند زیرا نسبتاً ارزان‌تر از سایر فلزات هستند. علاوه بر این، آنها گرما را نیز به طور مؤثرتری نسبت به سایرین دفع می‌کنند. با این حال، بسته به پیچیدگی دستگاه، می‌توان از فلزات دیگری مانند مس و فولاد نیز استفاده کرد.

۲. آیا بردهای مدار چاپی با هسته فلزی از بردهای مدار چاپی FR2 بهتر هستند؟

بله، بردهای مدار چاپی با هسته فلزی از نظر رسانایی حرارتی افزایش یافته، دوام و فرکانس بهبود یافته از بردهای مدار چاپی معمولی FR4 پیشی می‌گیرند. اما اکثر تولیدکنندگان FR4 را به دلیل ارزان‌تر بودن به بردهای مدار چاپی فلزی ترجیح می‌دهند که به کاهش هزینه کمک می‌کند.

۳. چرا بردهای مدار چاپی با هسته فلزی اینقدر مورد استفاده قرار می‌گیرند؟

یکی از دلایل اصلی استفاده گسترده از PCB های هسته فلزی این است که از گرم شدن سریع دستگاه های شما جلوگیری می کنند. هسته فلزی گرما را جذب کرده و به طور موثر آن را دفع می کند و از گرم شدن بیش از حد دستگاه جلوگیری می کند. علاوه بر این، این بردهای مدار، رسانایی حرارتی را افزایش می دهند و در نتیجه طول عمر دستگاه را افزایش می دهند.

۴. آیا می‌توان بردهای مدار چاپی با هسته فلزی را با استفاده از فرآیندهای استاندارد SMT مونتاژ کرد؟

بله، فرآیندهای SMT را می‌توان روی بردهای مدار چاپی با هسته فلزی استفاده کرد. با این حال، فرآیندهای SMT در معرض ضریب انبساط حرارتی متفاوت فلز نسبت به ماده هسته قرار دارند.

۵. آیا بردهای مدار چاپی با هسته فلزی از بردهای مدار چاپی استاندارد گران‌تر هستند؟

بردهای مدار چاپی فلزی به دلیل مواد و فرآیند تولید متفاوت هستند. این امر باعث می‌شود بردهای مدار چاپی با هسته فلزی گران‌تر از بردهای استاندارد باشند. با این حال، بردهای مدار چاپی با هسته فلزی به دلیل عملکرد و قابلیت اطمینان بهبود یافته، سرمایه‌گذاری ارزشمندی هستند.