Čo by ste mali vedieť o DPS s kovovým jadrom
Dosky plošných spojov s kovovým jadrom alebo bežne známe ako MCPCB sú triedou dosiek s plošnými spojmi (PCB), ktoré obsahujú kov ako základný materiál v porovnaní s konvenčným FR4. Jadro, alebo substrát je navrhnuté tak, aby presmerovalo teplo z komponentov. Dosahuje sa tak pomocou kovového jadra stanovenej hrúbky, ktoré pomáha pri odvode tepla. V tomto článku vám povieme viac o DPS s kovovým jadrom a o tom, aké je och použitie.
Vlastnosti PCB dosky s kovovým jadrom
V tejto časti sa pozrieme na vlastnosti MCPCB,
- Materiál DPS s kovovým jadrom
Na výrobu kovového jadra sa väčšinou používa hliník, v tomto prípade je známy ako PCB s hliníkovým jadrom. Meď však tiež môžeme použiť na výrobu kovového jadra, v tomto prípade je to známe ako PCB s medeným jadrom. Môžeme použiť aj iné vodivé kovy a zmesi špeciálnych zliatin.
- Hrúbka DPS s kovovým jadrom
Ak použijeme ako kovové jadro hliník, jeho hrúbka je 0,8 - 2,0 mm. Ak však ako kovové jadro použijeme meď, jej hrúbka je 1 - 5 mm. Kovové jadrá sa však môžu od týchto rozmerov odchýliť. Takže sú možné hrubšie a tenšie platne.
- Tepelná vodivosť DPS s kovovým jadrom
Tepelná vodivosť materiálu ukazuje, ako umožňuje, aby ním pretekalo teplo. Týka sa to schopnosti materiálu odvádzať teplo. Tepelná vodivosť PCB s kovovým jadrom je obvykle medzi 1,5 W / (m · K) a 2,0 W / (m · K)
- Peelingová pevnosť kovového jadra PCB
Je to sila potrebná na odstránenie materiálu z pripojeného povrchu. Pevnosť pri odlupovaní MCPCB je zvyčajne vyššia ako 9 lb / in.
| Hrúbka hliníka | 0.8-2.0mm |
|---|---|
| Tepelná vodivosť | 1.5W – 2.0W/(m·K) |
| Peelingová pevnosť | >9lb/in |
| Rezistivita spájkovania | SF: 288℃, >180 sec |
| Prierazné napätie | >3000v |
| Dielektrický uhol straty | 0.03 |
| Horľavosť | UL 94V-0 |
Výhody a vlastnosti DPS s kovovým jadrom
- Ak PCB obsahuje aktívne zložky, ktoré generujú veľké množstvo tepla, potom potrebujeme PCB, ktorá dokáže toto teplo účinne vyžiariť bez toho aby sa tepelne poškosila.
- Obvykle sa pri výrobe vnútorných substrátov používa materiál FR4, ovšem tento materiál je relatívne zlým tepelným vodičom. Teplo sa preto obvykle rozptýli z aktívnych zložiek cez tepelné polia a priechody. To zvyšuje výrobné náklady a výrobné kroky.
- Na druhej strane, keď použijeme kovové jadro ktoré má vyššiu tepelnú vodivosť, je tomuto materiálu ľahšie odvádzať teplo z aktívnych komponentov produkujúcich starové teplo. Pri tomto materiále je teplo rozložené a odvádzané rovnomernejšie. To umožňuje efektívne zabrániť vzniku horúcich miest, ktoré sa môžu tvoriť na konvenčných PCB.
- Lamináty, ktoré sa používajú v PCB s kovovým jadrom, umožňujú rýchlejšie odvádzanie tepla v porovnaní s FR4. To umožňuje udržiavať aktívne komponenty chladnejšie, a preto sa zvyšuje ich výkon a aj životnosť. MCPCB teda napomáha zlepšovať spoľahlivosť zariadení, ktoré pracujú pri vysokých teplotách.
PCB s kovovým jadrom verzus štandardná PCB
V tejto časti urobíme porovnanie medzi MCPCB a štandardnou DPS.
- Vodivosť
Štandardná PCB má nízku tepelnú vodivosť okolo 0,3 W. Zatiaľ čo MCPCB má vyššiu tepelnú vodivosť v rozmedzí 1 - 2 W.
- Pokovované otvory
V štandardných DPS často musíme používať pokovované otvory. V MCPCB ich však nevyhnutne nepotrebujeme.
- Tepelná krivka alebo odvod tepla
Na štandardnej DPS musíme použiť priechody na odvádzanie tepla. To znamená, že je nutné vykonať dlhšie cykly vŕtania a ďalšie pomocné procesy. MCPCB však nevyžaduje vŕtanie, pokovovanie alebo nanášanie. Dôvodom je, že kovové jadro umožňuje účinné tepelné odľahčenie a odvod tepla.
- Spájkovacia maska
Spájkovacia maska je obvykle tmavá v štandardných DPS. Takže farby sú zvyčajne čierna, zelená, modrá a červená. Preto nanášame spájkovaciu masku na hornú a dolnú časť. Na druhej strane, v MCPCB nanášame spájkovaciu masku iba na vrchnú časť a má obvykle bielu farbu.
- Hrúbka
Štandardné dosky plošných spojov majú širokú škálu hrúbok vďaka použitiu vrstiev a rôznych kombinácií materiálov. Avšak zmena hrúbky v MCPCB je zvyčajne obmedzená kvôli dostupným hrúbkam dielektrického materiálu nosnej dosky.
- Proces obrábania
Štandardné DPS používajú bežné obrábacie procesy, ako sú frézovanie, zahĺbovanie, vŕtanie a bodovanie. Potrebujeme však diamantom potiahnutý pílový list na delenie MCPCB. Dôvodom je, že rezanie kovov vyžaduje ostré nástroje.
| Štandardná PCB | Metal Core PCB | |
|---|---|---|
| Tepelná vodivosť | 0.3W | 1-2W |
| Prekovené otvory | Vyžadované | Nevyžadované |
| Odvod tepla | Tepelnými plochami na PCB | Metal Core |
| Spájkovacia maska | Tmavá farba | Biela farba |
| Hrúbka | Široký rozsah hrúbok | Limitovaná |
| Strojné opracovanie | Bežné nástroje | Špeciálne nástroje |
