Печатные платы с металлическим сердечником (MCPCB)

В современных электронных изделиях, по мере того как устройства становятся компактнее и мощнее, требования к теплоотводу также растут. Традиционные печатные платы FR4 или CEM3 часто не справляются с такими высокими тепловыми нагрузками, что может легко привести к перегреву, снижению надежности и сокращению срока службы. Для решения этих проблем более эффективным решением стали печатные платы с металлическим сердечником (MCPCB).

В отличие от стандартных стекловолоконных подложек, в печатных платах с металлическим сердечником в качестве подложек используются такие металлы, как алюминий или медь, что значительно улучшает теплоотдачу. В настоящее время печатные платы с металлическим сердечником широко используются в различных отраслях промышленности. Благодаря превосходной теплопроводности и механической прочности, печатные платы с металлическим сердечником могут значительно продлить срок службы изделия и повысить его надежность.

В этой статье мы расскажем, что такое MCPCB, рассмотрим её структуру, материалы, преимущества и типы, а также продемонстрируем её применение в различных отраслях. Кроме того, мы сравним печатные платы с металлическим сердечником, FR4 и керамические платы, чтобы помочь вам найти наиболее подходящее проектное решение.

Что такое MCPCB?

Печатная плата с металлическим сердечником также известна как печатная плата с металлическим сердечником, печатная плата с металлическим покрытием, печатная плата с термоплакированием, печатная плата на металлической основе или просто печатная плата с металлическим сердечником (MCPCB). Это печатная плата, специально разработанная для решения проблемы рассеивания тепла. По сравнению с обычными платами FR4 или CEM3, алюминиевая или медная подложка MCPCB обладает значительно лучшей теплопроводностью. Таким образом, тепло, выделяемое мощными компонентами, быстро отводится к металлическому сердечнику через слой изоляции, предотвращая перегрев печатной платы и повышая стабильность и надежность работы оборудования.

После интеграции MCPCB в конструкцию инженерам больше не нужно полагаться на громоздкие радиаторы или вентиляторы. Полученная печатная плата компактна, прочна и обладает отличными характеристиками теплоотвода. Этот тип печатных плат особенно подходит для использования в светодиодном освещении, автомобильной электронике и системах питания. В большинстве случаев алюминий стал основным выбором благодаря своей низкой стоимости, лёгкости и простоте обработки, в то время как печатные платы с медным сердечником чаще используются в приложениях с чрезвычайно высокими требованиями к производительности.

Проще говоря, MCPCB — это не обычная печатная плата, а плата со встроенной функцией теплоотвода. Сегодня она стала незаменимым ключевым материалом в различных мощных и термочувствительных электронных изделиях.

Структура и конструкция MCPCB

Базовая структура MCPCB очень похожа на структуру обычной печатной платы, но имеет дополнительный слой металлического сердечника, что и является ключом к значительному улучшению характеристик теплоотвода. Типичная печатная плата с металлическим сердечником обычно состоит из следующих компонентов:

• Слой паяльной маски: Он защищает цепь и предотвращает короткие замыкания и окисление.

• Слой схемы: Изготовленный из медной фольги (обычно 1-6 унций, чаще всего 1-2 унции), он используется для проведения тока.

• Теплопроводящий диэлектрический слой: Именно этот слой используется для передачи тепла, вырабатываемого медной фольгой, к металлической подложке.

• Металлическая плита: Чаще всего используют алюминий (дешевизна и простота обработки), также можно использовать медь (лучший эффект рассеивания тепла).

• Дополнительная подложка для радиатора: Используется дополнительно, когда требуется более сильный отвод тепла.

В многослойных печатных платах с металлическим сердечником металлический сердечник обычно располагается в центре платы. Например, в 12-слойной печатной плате с металлическим сердечником металлический сердечник расположен посередине, а по 6 слоёв расположены по бокам. Такая конструкция не только повышает устойчивость платы, но и способствует равномерному распределению тепла.

Благодаря сочетанию медного слоя печатной платы, теплопроводящего диэлектрика и прочной печатной платы с металлическим сердечником, тепловой КПД MCPCB в 8-9 раз выше, чем у обычной платы FR4. Поэтому печатные платы с металлическим сердечником отлично подходят для систем с высокой мощностью и высоким тепловыделением.

Материалы, используемые в MCPCB

В MCPCB выбор материалов имеет решающее значение. В отличие от традиционных печатных плат FR4 или CEM3, MCPCB использует металлическую основу для лучшего рассеивания тепла. Различные подложки влияют не только на теплопроводность, но и на стоимость, вес и технологию обработки. Распространенными материалами являются алюминий и медь, в то время как стальные сплавы и керамика чаще всего используются в специальных приложениях.

Сравнительная таблица материалов MCPCB      

Как видно из таблицы выше, печатные платы с алюминиевым сердечником обеспечивают наилучшее соотношение цены и качества и подходят для большинства распространённых применений. Печатные платы с медным сердечником обладают более эффективным теплоотводом и высокой производительностью и в основном используются в самых требовательных высокопроизводительных системах. Хотя стальные сплавы обладают средней теплопроводностью, они часто используются в оборудовании, требующем высокой механической прочности благодаря своей высокой жёсткости.

Типы MCPCB

Платы MCPCB можно классифицировать по количеству слоёв и структуре, чтобы соответствовать требованиям к теплоотводу и электрическим характеристикам в различных приложениях. Расположение металлического сердечника, сложность процесса ламинирования и конструкция теплопроводящего тракта влияют на производительность, стоимость и область применения печатной платы. От обычных однослойных плат MCPCB, используемых в светодиодном освещении, до сложных многослойных плат MCPCB, используемых в спутниках и медицинском оборудовании, каждый тип обладает уникальными конструктивными особенностями и преимуществами.

В таблице ниже представлено наглядное сравнение основных типов MCPCB, включая количество слоев, структурные особенности и типичные области применения.

О PCBasic

Время — деньги в ваших проектах — и PCBasic получает это. PCBasic  - это компания по сборке печатных плат который обеспечивает быстрые и безупречные результаты каждый раз. Наш комплексный Услуги по сборке печатных плат включают экспертную инженерную поддержку на каждом этапе, гарантируя высочайшее качество каждой платы. Как ведущий производитель печатных плат, мы предлагаем комплексное решение, которое оптимизирует вашу цепочку поставок. Сотрудничайте с нашими передовыми Завод по производству прототипов печатных плат для быстрого выполнения заказов и превосходных результатов, которым вы можете доверять.

Применение MCPCB

MCPCB широко используются в различных изделиях, требующих эффективного отвода тепла:

Светодиодное освещение

Печатные платы с металлическим сердечником чаще всего применяются в светодиодной продукции. Использование светодиодов на металлических печатных платах позволяет быстро рассеивать тепло, поддерживать яркость света и одновременно продлевать срок их службы.

Автомобильная электроника

В области автомобильной электроники печатные платы с металлическим сердечником широко используются в контроллерах мощности, регуляторах напряжения, системах зажигания и приводах электромобилей. В этих устройствах требуются большие токи и сильное тепловыделение, поэтому печатные платы с металлическим сердечником обеспечивают лучшую стабильность и надёжность.

Силовая электроника

Будь то DC/DC-преобразователь или твердотельное реле, печатные платы с металлическим сердечником могут обеспечить стабильную работу системы питания в течение длительного времени. В таких условиях, независимо от того, используется ли плата с медным или алюминиевым сердечником, теплоотдача играет ключевую роль.

Бытовое и промышленное оборудование

Распространенные области применения в потребительском и промышленном оборудовании включают подсветку ЖК-дисплеев, принтеры и медицинское оборудование для мониторинга. Использование печатных плат с металлическим сердечником повышает долговечность устройства и одновременно предотвращает повреждения из-за перегрева.

Возобновляемая энергия

Печатные платы с металлическим сердечником также используются в солнечных панелях, фотоэлектрических системах и системах управления движением. Они выдерживают высокие токи и эффективно рассеивают тепло, обеспечивая стабильность системы.

MCPCB против FR4 против керамической печатной платы

• FR4: недорогой, но плохо рассеивает тепло.

• MCPCB: баланс стоимости и производительности.

• Керамическая печатная плата: превосходная теплопроводность, но очень дорогая.

Таким образом, печатные платы с металлическим сердечником являются предпочтительным вариантом для большинства мощных коммерческих и промышленных электронных устройств.

Заключение

Технология MCPCB стала ключевой технологией управления теплоотводом в современных электронных изделиях. Она позволяет печатной плате с металлическим сердечником отводить тепло в 8-9 раз быстрее, чем стандартной плате из FR4, благодаря сочетанию медной или алюминиевой подложки, изоляционного слоя и медного слоя печатной платы.

В таких областях, как светодиодное освещение, автомобильная электроника, силовая электроника и возобновляемая энергетика, печатные платы с металлическим сердечником обеспечивают эффективную работу, повышенную надёжность и длительный срок службы оборудования. Хотя печатные платы с медным сердечником обладают наилучшими характеристиками, платы с алюминиевым сердечником более подходят для большинства применений благодаря своей дешевизне и лёгкости.

По мере того, как оборудование становится компактнее, а его производительность повышается, спрос на надежных производителей многослойных печатных плат (MCPCB) будет только расти. Если вы ищете профессионального производителя печатных плат с металлическим сердечником, обязательно выбирайте производителя, имеющего опыт в их производстве и соответствующего отраслевым стандартам, таким как PCBasic.