PCB de núcleo metálico

Você deve estar entre as pessoas curiosas para conhecer os avanços na área de placas de circuito impresso.

A placa de circuito impresso com núcleo de metal pode ser sua maior fonte de curiosidade e você está ansioso para saber mais.

Neste guia, você aprenderá tudo sobre PCB com núcleo de metal - desde a definição básica, classificação, projetos, aplicação, processo de fabricação, etc.

Ao final deste guia, você será um especialista na indústria de PCBs com núcleo metálico.

Vamos direto ao assunto deste guia.

PCB de núcleo de metal

O que é um Metal Core PCB?

A placa de circuito impresso Metalcore (MCPCB) ou placa de circuito impresso térmica é um tipo de PCB com base metálica.

Em outras palavras, é uma placa de circuito impresso com um metal como material primário para a base ou placa. O material metálico na base é responsável por espalhar o calor que se acumula durante o processo de operação.

Os metais básicos são muito bons condutores de calor e dissipam o calor que se acumula quando o PCB está em operação.

São novos avanços na substituição do FR4 e CEM3 fabricantes de materiais estavam usando nas placas anteriores. Ele dissipa mais calor dos componentes do dispositivo mais vulneráveis ​​para áreas menos vulneráveis ​​ao calor, como o dissipador de calor.

PCB de núcleo de metal

No passado recente, o desenvolvimento do LED tem aumentado, mas tem enfrentado problemas.

A principal questão de preocupação era o acúmulo excessivo de calor no sistema, levando a falhas de funcionamento e uma vida útil mais curta.

As principais áreas com esses problemas foram no campo da iluminação, especialmente com os diodos emissores de luz de alta potência.

A aplicação do material metálico na base alivia o problema nas aplicações de LED.

É também uma solução para outras aplicações que geram muito calor que dificulta o modo de operação. O principal material em uso para o MCPCB são camadas de isolamento térmico, folha metálica de cobre e chapa metálica.

Camadas de PCB

As composições básicas de um placa de circuito impresso estrutura composta por:

• Camada de circuito
• Máscara de solda
• Camada de cobre
• Camada dielétrica
• Dissipador de calor
• Camada Metalcore

As características das camadas isolantes térmicas, folhas metálicas de cobre e placa metálica são:

• Condutividade magnética
• Excelente dissipação de calor
• Boa resistência mecânica
• Excelente desempenho de processamento

A base do núcleo de metal tem dois materiais principais que são cobre e alumínio para muitas aplicações.

Substratos de alumínio têm bases metálicas de placas de cobre, boas para a transferência e dissipação de calor do PCB.

Os substratos de cobre têm um desempenho melhor que o alumínio, mas são caros de usar em comparação com os materiais de alumínio.

Muitos clientes preferem utilizar a base de alumínio pelo sentido econômico e a utilizam em diversas aplicações.

As principais aplicações para os materiais são iluminação LED, equipamentos eletrônicos de comunicação e aparelhos de frequência de áudio.

Design de PCB com núcleo de metal

Outras características da placa de circuito impresso de alumínio são:

• Ele usa a tecnologia SMT
• Faz um tratamento eficaz para a difusão de calor no projeto do circuito
• Reduz a temperatura do dispositivo e melhora a densidade de depender de energia.
• Prolonga a vida útil do dispositivo
• Possui maior resistência mecânica
• Reduz o tamanho do dispositivo levando a baixo custo de montagem e hardware

Tipos de PCBs Metal Core?

A classificação da placa de circuito impresso com núcleo de metal está de acordo com as camadas de rastreamento e a localização do PCB.

Este tipo de classificação nos dá os três principais tipos de placas de circuito impresso com núcleo metálico que são:

• PCB de núcleo metálico de face única
• Núcleo de metal de dupla face PCB
• PCB de núcleo de metal multicamada

PCB de núcleo metálico de face única

PCB de núcleo de metal de um lado

É uma placa de circuito impresso com núcleo de metal que possui impressões de traços em um lado da camada. Isso consiste de:

• Uma base de metal que geralmente é liga de cobre ou alumínio
• Uma camada dielétrica não condutora
• camada de circuito de cobre
• Componentes IC
• máscara de solda

Possui uma fina camada de dielétrico isolante entre uma base metálica e uma folha de cobre. Você encontrará a folha de cobre em diferentes padrões de acordo com o fabricante.

O alumínio é barato de usar em comparação com o cobre, tornando-o o metal de escolha.

Possui um dielétrico pré-impregnado que oferece excelente transferência de calor dos componentes e da folha para a placa de base. Desempenha esta função mantendo um perfeito isolamento elétrico.

A base de alumínio ou cobre confere integridade mecânica ao dispositivo, transferindo e distribuindo o calor para um dissipador de calor.

Além do dissipador de calor, também pode transferir o calor para a superfície de montagem ou para o ar ambiente.

Você pode usá-lo com componentes de chip e fio e de superfície, pois oferece baixa resistência térmica do que o FR4. O núcleo metálico é menos oneroso e permite maior área em relação aos substratos cerâmicos.

Vantagens de usar a placa de circuito impresso de núcleo de metal único

• A dissipação de calor e a transferência térmica são melhores que as dos materiais FR4. As características de transferência de calor são melhores do que todos os outros materiais em uso antes. O cobre tem melhores características de dissipação de calor em comparação com o alumínio.
• O cobre tem melhores características de dissipação no ar em comparação com o alumínio. O alumínio, por outro lado, tem menos densidade e esfria mais rápido depois de retirado do fogo. Portanto, significa que o alumínio tem melhores características de dissipação de calor do que o cobre.
• É menos propenso a danos e distorções, especialmente quando estão sob altas temperaturas. Você pode usá-lo em aplicações que exigem alta comutação de energia.
• Você pode implementá-lo facilmente em projetos de maior densidade devido à sua capacidade térmica em comparação com a fibra de vidro.
• O acabamento da superfície desses dispositivos geralmente é em ouro fino, HASL e OSP, o que melhora suas habilidades de transferência de calor.

Núcleo de metal de dupla face PCB

O PCB de núcleo de metal de dupla face e dupla camada está disponível em circuitos de altos avanços.

Houve uma confusão entre os dois tipos devido à semelhança nos nomes.

A principal diferença entre os dois dispositivos está no layout visto no posicionamento do núcleo metálico.

PCB de dupla face

A PCI de núcleo metálico de dupla face, você encontrará o núcleo de metal entre as duas camadas condutoras do dispositivo.

Você também encontrará uma camada dielétrica entre uma camada de cobre e o núcleo de metal. O núcleo de metal se conecta aos condutores através de vias e o SMD está na parte inferior ou na parte superior.

Um PCB de núcleo de metal de camada dupla tem as camadas condutoras na parte superior do núcleo de metal na parte inferior. Você verá as camadas condutoras do mesmo lado do núcleo de metal.

O tipo de núcleos de metal que você encontrará nesta configuração são cobre, ligas de ferro e alumínio.

Também possui uma camada dielétrica entre o núcleo de metal na parte inferior e uma camada de cobre. Você verá apenas a população do SMD na parte superior do dispositivo.

https://youtu.be/McOu1DAu9TA

Vantagens do MCPCB de dupla camada e dupla face

As variantes oferecem benefícios semelhantes a outros tipos de placas de circuito impresso com núcleo metálico. As principais vantagens das variantes incluem:

• Maior confiabilidade do desempenho em altas temperaturas. Muitos dos PCBs de dupla face CEM3 e FR4 com alta densidade e potência apresentam dificuldades de dissipação de calor. Isso ocorre devido às fracas características de condutividade térmica que destroem os componentes elétricos ao operar sob altas temperaturas.
• O PCB com núcleo de metal de dupla face possui um núcleo de metal com perfeita condutividade térmica e isolamento entre camadas. Esses atributos contribuem para um melhor desempenho do dispositivo em temperaturas mais altas.
• Eles têm muito boa expansibilidade térmica. A contração e expansão térmica é um ótimo recurso que todo dispositivo possui. A capacidade de expandir sob calor e contrair sob frio é o coeficiente de expansão térmica (CTE).
• A maioria das placas de circuito impresso FR4 tem coeficientes de expansão térmica muito baixos. Isso significa que eles não podem lidar bem com as questões de expansão e contração. É o fator que torna a dupla face e a dupla camada mais confiáveis ​​em muitos dispositivos.

Aplicações dos PCBs de dupla face e dupla camada

As principais aplicações das placas de circuito impresso de dupla camada e dupla face são:

• Diodos emissores de luz (LED), como lanternas,
• Iluminação geral e de rua
• Controles industriais
• Dispositivos para monitoramento de energia
• Iluminação automotiva, como os faróis
• Amplificadores como amplificação de som
• Equipamento de teste

Você pode escolher qualquer um dos dispositivos, dependendo dos requisitos de sua aplicação.

PCB de núcleo de metal multicamada

É possível criar a placa de circuito impresso com núcleo metálico que possui mais de duas camadas. A estrutura é semelhante à das multicamadas do FR4, mas é mais complexa no design e na fabricação.

PCB multicamadas

Pode levar muito mais componentes, colocar camadas de terra e sinal em uma camada separada para melhores desempenhos.

Em comparação com o FR4, o MCPCB requer mais trabalho, experiência e tecnologia na laminação de múltiplas camadas.

O custo de laminação das camadas com metalcore é maior, mas o desempenho é melhor do que os outros PCBs. É capaz de uma ampla gama de atividades e possui as seguintes características:

• Os materiais de base variam de acordo com a aplicação e incluem cobre, alumínio ou ligas de ferro.
• A condutividade térmica também varia dependendo da camada dielétrica
• A espessura da placa também varia de acordo e varia entre 0.8 mm a 3 mm
• A espessura do cobre varia entre 0.5 OZ e 3.0 OZ.
• Possui um ótimo contorno, desde roteamento, cortes em V e processos de puncionamento
• As máscaras de solda variam em cor de óleo branco, preto, verde, azul ou vermelho
• Possui legenda branca ou preta ou cor de serigrafia
• Possui acabamento superficial em ouro, OSP, HASL
• O tamanho máximo do painel que você pode encontrar é de 600 por 500 mm

Vantagens de usar o PCB Metal Core

A questão do acúmulo de calor nas placas de circuito impresso tem sido uma dor de cabeça para muitos fabricantes em todo o mundo.

A invenção da placa de circuito impresso com núcleo de metal foi um alívio para a indústria devido a muitas razões.

As principais vantagens de usar a placa de circuito impresso com núcleo de metal são as seguintes.

Possui material de substrato especial para melhorar a confiabilidade do projeto para os dispositivos que operam em temperaturas muito altas.

Em vez de ser uma área de montagem para o material, também extrai o excesso de calor do dispositivo, tornando-o mais frio.

O calor vai para o outro lado da camada, onde pode sair com eficiência sem danificar o dispositivo.

PCB de núcleo de metal

É a solução para os dispositivos que utilizam placas de circuito impresso de LED para diversas funções, como iluminação.

A questão do excesso de calor está presente em dispositivos que utilizam muitos componentes de LED para iluminar uma área por muito tempo.

Não teria sido útil para os dispositivos que possuem poucos componentes de LED e operam por períodos mais curtos.

Tem a capacidade de integrar camadas de polímero dielétrico com maior condutividade térmica para baixa resistividade térmica.

As placas de circuito impresso Metalcore transferem calor 9 vezes mais rápido que as placas de circuito impresso FR4. A dissipação de calor do sistema mantém um melhor desempenho e aumenta a vida útil do dispositivo.

Também possui perfeita estabilidade dimensional em comparação com outros PCBs com outros materiais como FR4 e CEM3.

Dimensões do PCB

PCBs de alumínio são melhores, pois podem suportar o calor de até níveis de 140 a 150 graus centígrados. As dimensões se expandirão no mínimo entre 2.5 a 3%.

Os MCPCBs possuem maior expansibilidade térmica, pois sua coeficiente de expansão térmica é top.

Cobre e alumínio têm melhor CTE em comparação ao FR4 e a condutividade térmica varia entre 0.8 a 3.0 W/cK

Tem dimensões menores que reduzem o número de hardware e, posteriormente, o custo de montagem.

Ele também tem melhor durabilidade mecânica e você pode usá-lo por um longo período antes de expirar.

Especificações Técnicas do Metal Core PCB

Supondo que você seja um padeiro e precise fazer um bolo de aniversário para um dos clientes fiéis.

Existem certos ingredientes e equipamentos que você precisará para fazer um bom bolo para o seu cliente.

Bem, considere as especificações que você precisa para fazer um bom bolo e se tornar um designer ou fabricante de MCPCB.

 Design de PCB com núcleo de metal

Fazer uma placa de circuito impresso com núcleo de metal bom, funcional e durável exige que você tenha certas especificações.

Esses são os fatores que determinarão o resultado e o sucesso da placa de circuito impresso com núcleo de metal.

Continue lendo e saiba mais sobre as especificações técnicas de uma boa placa de circuito impresso com núcleo metálico.

· Tipos de materiais, incluindo alumínio, PCB de cobre COB e PCB à base de ferro

dentro e Projeto e layout de PCB projeto, você terá que coletar diferentes tipos de material para fazer um produto bom e funcional.

O Materiais PCB que você vai usar são de diferentes tipos dependendo da aplicação final do produto.

Variam em qualidade, quantidade, durabilidade, resistência, peso, densidade, condutividade elétrica e térmica, entre outras características.

O material mais significativo que você precisará para fazer uma boa placa de circuito impresso com núcleo de metal é o metal.

PCB de núcleo de metal

É o principal material que também deu contribuições significativas para o nome da placa de circuito impresso com núcleo metálico.

Existem vários tipos de metal que você pode usar para fazer uma boa placa de circuito impresso com núcleo de metal.

O metal que você colocará em jogo ao fazer um MCPCB deve ser capaz de determinar a qualidade do produto.

O material ou metal deve ter a característica específica que determinará o desempenho do produto. As características do metal que você terá que observar são:

• Resistência à temperatura do núcleo de metal
• Adesão do núcleo metálico
• A resistência à tração do núcleo de metal
• A flexibilidade do núcleo de metal
• A rigidez dielétrica do núcleo de metal
• Constante dielétrica do material entre outros fatores térmicos, elétricos e físicos.

Os tipos de material metálico que você precisará para o MCPCB incluem alumínio, cobre e ligas de ferro, entre outros.

Os materiais metálicos devem permitir o uso de tecnologia de montagem em superfície para colocar os componentes na placa de circuito.

Eles também devem ser mecanicamente duráveis, estendendo assim a vida útil da placa de circuito impresso com núcleo de metal.

· PCB de alumínio

A placa de circuito impresso de alumínio é uma PCB que tem o alumínio como principal material para o núcleo do MCPCB.

 PCB de alumínio

As placas de circuito impresso de alumínio têm três partes principais que incluem:

• Camada de circuito que é a camada de circuito de folha de cobre que está presente em todas as placas de circuito impresso.
• A camada dielétrica ou a camada isolada
• A camada de metal ou a camada de substrato

Neste caso, a camada de metal ou o material de substrato é o alumínio que também é de diferentes tipos.

Em muitas das placas de circuito impresso com núcleo de metal, você encontrará o alumínio como o principal material de substrato.

É um dos materiais que muitos fabricantes preferem usar pelos seguintes motivos.

• Possui baixas temperaturas de operação
• Reduz o tamanho das placas de circuito impresso
• Aumenta a densidade de potência da placa de circuito impresso
• É durável e prolonga a vida útil das matrizes
• Ele também tem muito poucas interconexões dos componentes que você precisará em um PCB
• Melhora o desempenho mecânico e térmico da placa de circuito impresso
• Permite um melhor uso da tecnologia de montagem em superfície
• Agiliza os dissipadores de calor e outros tipos de hardware de montagem
• É o tipo mais barato dos metais e o preço varia de acordo com os requisitos do LED.

Você pode fazer uma PCB de alumínio laminando um dielétrico eletricamente isolante e termicamente condutor entre a folha de cobre e a base de metal.

Grave a folha de cobre no padrão de circuito que você deseja e a placa de metal retirará o calor através de um dielétrico fino.

PCB de alumínio circular

LEDs e conversores de energia usam mais o PCB de alumínio, mas você também pode encontrá-lo em outras aplicações.

As empresas automotivas e de RF estão buscando explorar os benefícios do uso desta placa de circuito impresso. Existem muitas configurações da placa de circuito impresso de alumínio que incluem:

• Placa de circuito impresso de alumínio flexível
• Placas de circuito impresso de alumínio híbrido
• Placas de circuito impresso de alumínio multicamadas
• Através de placas de circuito impresso de alumínio de furo

Você escolherá qualquer um dos tipos de PCBs de alumínio dependendo da aplicação.

· PCB de núcleo de cobre

O cobre é outro tipo de metal que você pode usar ao fazer uma placa de circuito impresso com núcleo de metal.

É um dos melhores materiais metálicos da indústria devido à natureza perfeita de suas características.

PCB de cobre

Uma placa de circuito impresso com núcleo de cobre consiste no seguinte:

• Material do substrato que é cobre neste caso
• Tem uma alta condutividade térmica ou camada de isolamento pré-impregnado
• Camada de circuito de cobre

Além da explicação acima, existem três tipos de placas de circuito impresso com núcleo de cobre, incluindo:

• Chip on board de cobre onde o chip de diodo emissor de luz direciona o dissipador de calor diretamente para o substrato de cobre.
• Tem um caminho de calor direto sem camada dielétrica abaixo da almofada do caminho de calor.
• O outro tem um caminho de calor direto sem camada dielétrica e uma PCB de liga de alumínio-cobre.

· PCB à base de ferro

As placas de circuito impresso à base de ferro dependem de materiais como aço silício, aço especial no lugar do FR4 e CEM1.

É importante na dissipação de calor longe dos componentes da placa que são críticos.

Ele transfere o calor para outras áreas menos críticas do PCB, como os núcleos de metal ou os dissipadores de calor.

Design de PCB com núcleo de metal

A verdade, é um bom condutor de calor e, portanto, dissipa o acúmulo de calor para longe do dispositivo.

É relativamente mais barato de usar em comparação com outros tipos de metal, como cobre e alumínio.

PCB à base de ferro é, no entanto, mais pesado do que os dois metais e é forte o suficiente, portanto, durável.

Diretrizes de projeto de PCB de núcleo de metal

Uma placa de circuito impresso com núcleo de metal está disponível em diferentes designs, dependendo da aplicação.

Você também encontrará diferentes designs do MCPCB, dependendo dos requisitos do cliente.

Você deve certificar-se de que o design que pretende usar funcionará bem sem interrupções.

Projetar uma PCB com núcleo de metal segue o mesmo procedimento que você usa para fazer outros tipos de placas de circuito impresso.

Neste caso, o único fator que mudará é o material do substrato que você mudará para um metal.

Para tornar o projeto econômico e de fabricação, há considerações secundárias a serem observadas.

Você examinará as considerações para operações mecânicas, legenda, máscara de solda e fabricação mecânica.

Para fazer um design econômico, há muitas considerações que você terá que considerar, incluindo:

• O tipo de material que você usará, que pode ser alumínio, cobre ou ferro para o substrato. Será o principal fator ao considerar o número de componentes a serem colocados em seu projeto, também afetará o tamanho do projeto em que você está trabalhando.
• A espessura do material de base também é uma consideração importante ao criar um bom design. Usar a espessura padrão que muitos fabricantes usam ajudará a controlar o custo.
• A planicidade do design é outro fator a ser observado. A quantidade de cobre que você precisará no desenho afetará a planicidade do desenho. Nesse caso, você terá que considerar as regras do coeficiente de expansão térmica (CTE).

Seguir as regras permitirá incluir os componentes pesados ​​dos circuitos de cobre em bases mais espessas. Também eliminará a possibilidade de arqueamento quando o equipamento for colocado em operação. A espessura adicional do dielétrico é importante para roteamento, entalhe, perfuração e puncionamento.

• Você também deve fazer considerações sobre o dielétrico e saber que é caro usar dielétricos mais altos. O TG padrão para um dielétrico é de 140 graus, mas você pode 170 graus do TG dielétrico.
• A folha de circuito de cobre é outra consideração a ser observada e quanto mais fina a folha, mais cara. O material de base metálica melhorará a condutividade elétrica do dispositivo em comparação com o FR4.
• Prepreg ou isolamento é outro fator importante no projeto de uma placa de circuito impresso com núcleo de metal.

 PCB de núcleo de metal

Existem muitos tipos de software que você pode usar para fazer uma placa de circuito impresso com núcleo de metal.

O software que você está usando para fazer as placas de circuito impresso do FR4 é o mesmo para o MCPCB.

Nesse caso, você fará várias considerações sobre o tipo de material, entre outras coisas.

As considerações sobre o design dependerão do tipo de PCB que você fará.

Ao fazer o projeto, certifique-se de ter os esquemas que correspondem ao tipo de PCB que você pretende fazer.

·Tamanho do PCB Metal Core

O tamanho da placa de circuito impresso com núcleo metálico varia de acordo com os componentes da PCB.

O tipo de material que você usará também determinará o tamanho da placa de circuito impresso com núcleo de metal. Você terá diferentes aplicações exigindo diferentes tamanhos de placas de circuito impresso.

O tamanho da placa de circuito impresso com núcleo metálico determinará o peso total do dispositivo. Quanto maior o tamanho da placa de circuito impresso com núcleo de metal, mais pesada ela será.

Tamanhos maiores dos MCPCBs oferecem áreas de superfície mais amplas para uma dissipação mais rápida do calor do PCB.

 Dimensões do PCB

Ao fabricar uma placa de circuito impresso com núcleo de metal, você deve observar as seguintes considerações:

• O tamanho do painel da placa de circuito impresso com núcleo de metal
• Observe os tamanhos de painel padrão da placa de circuito impresso com núcleo de metal e compare-os com suas especificações.
• O tamanho padrão do painel PCB
• O tamanho de fabricação do painel PCB

· A espessura do material, por exemplo, alumínio etc

A placa de circuito tem as propriedades de núcleos simples e adicionais com conexões de epóxi às vezes pré-impregnadas.

A espessura da placa de circuito impresso com núcleo metálico varia de acordo com o tipo de material em uso.

A aplicação final da placa também influenciará na espessura da placa de circuito.

Diferentes fabricantes oferecem diferentes espessuras de placa, mas existem tamanhos de espessura padrão disponíveis.

Você tem a opção de decidir a espessura do seu circuito impresso de núcleo de metal. Certifique-se de que a placa funciona bem e não apresenta avarias sempre que a estiver a utilizar.

 Espessura PCB

A espessura do laminado é outro fator que você precisará considerar ao falar sobre a espessura do material.

A espessura do laminado também varia de acordo com o tipo de material usado para laminação.

Você deve considerar a espessura do material para a impedância do traço.

Sempre que estiver calculando a impedância, observe as consequências do revestimento isolante devido à cobertura da máscara de solda da placa de circuito.

Você perceberá que a máscara de solda reduzirá a impedância dos traços que são muito finos. Aumentar a espessura dos traços reduzirá a impedância da máscara de solda.

A espessura do material afetará diferentes fatores que variam de condutividade, funcionalidade e resistividade ao calor.

Ele determinará como e onde você aplicará a placa de circuito impresso com núcleo de metal. O tipo de material também afetará a espessura dependendo das propriedades do material.

A espessura do alumínio em uma placa varia da espessura do cobre para o mesmo modo de desempenho.

Isso ocorre porque as propriedades físicas do alumínio e do cobre diferem de acordo com a espessura.

·Espessura do isolamento

A espessura do isolamento é outro fator que você precisará considerar ao fazer uma placa de circuito impresso com núcleo de metal.

A espessura do isolamento afetará certos fatores, como o da impedância dos traços de cobre.

Quanto mais espesso o isolamento, maior a impedância e a impedância reduz à medida que você torna o isolamento mais fino.

Material isolante

Ao fazer uma placa de circuito impresso com núcleo de metal se esforça para diminuir a espessura do isolamento para reduzir a impedância.

Em muitos casos, o revestimento frio está em uso para muitas aplicações em placas de circuito impresso com núcleo de metal. Os benefícios do isolamento folheado a frio são:

• Reduz a impedância térmica ou térmica pela metade, diminuindo as temperaturas do chip e aumenta o desempenho dos dispositivos.
• Prolonga a vida útil dos diodos emissores de luz ainda mais do que usando os substratos isolantes normais.
• É livre de estresse, pois tem confiabilidade e robustez comprovadas contra ciclos térmicos e altas temperaturas, melhorando a durabilidade.

A espessura de isolamento do novo material também está em conformidade com a RoHS e classificação de incêndio. Ele também tem compatibilidade de solda sem chumbo.

· Condutividade Térmica e Gerenciamento Térmico para PCB's

O gerenciamento de calor é muito importante em uma placa de circuito impresso quando está em operação.

Sempre que uma placa de circuito impresso está operando, há um acúmulo de calor que ela gera no processo.

O acúmulo de calor pode causar muitos danos ao dispositivo, tornando-o lento ou destruindo os componentes.

É, portanto, importante ter um bom material que ajude na condutividade térmica e no gerenciamento das PCB's.

 PCB de alumínio para aplicações de alta potência

É a razão pela qual muitos fabricantes preferem usar placas de circuito impresso com núcleo de metal para ajudar no gerenciamento térmico.

Os materiais metálicos são bons condutores de calor e ajudam a eliminar o calor das áreas mais críticas para as menos críticas.

Você pode usar o analisador de condutividade térmica C-Therm TCi para obter medições precisas, precisas e rápidas.

Isso ajudará a determinar a condutividade térmica dos componentes da placa de circuito impresso.

Conhecer a condutividade térmica dos componentes em uma placa de circuito impresso o ajudará no gerenciamento térmico do MCPCB.

O gerenciamento térmico da placa de circuito impresso envolve colocar o material certo nos lugares certos para dissipar o calor.

Começa com o conhecimento da condutividade térmica de cada componente e, em seguida, determina os melhores materiais para usar na dissipação de calor.

Você então escolherá o metalcore certo que ajudará na condução do calor das áreas altamente críticas.

· Acabamento da superfície

O acabamento da superfície das placas de circuito impresso com núcleo metálico também varia de acordo com o material em uso.

Muitos fabricantes preferem mergulhar o material em ouro, HASL entre outras coisas, dependendo dos requisitos da aplicação.

O cliente também tem o direito de decidir o tipo de acabamento superficial que deseja para a montagem.

Acabamento de superfície PCB

O acabamento da superfície do circuito do núcleo de metal será diferente em diferentes fatores, como taxas, vida útil, disponibilidade, processamento de montagem e consistência.

Isso porque cada tipo de acabamento difere em suas vantagens, procedimentos, produtos e configurações adequadas para diferentes aplicações.

É importante que o projetista e o cliente estejam em contato com o fabricante para ter discussões sérias sobre esse fator.

Também dará à placa de circuito impresso com núcleo de metal uma aparência completa e atraente

· Parada de solda

Parada de solda ou máscara de solda ou máscara de parada de solda uma camada de polímero que você aplicará nos traços de cobre.

Isso ajudará os traços de cobre protegendo-o da oxidação e evitará que as pontes de solda se formem entre as almofadas.

Existem certas almofadas que podem estar próximas a outras almofadas e podem formar pontes de solda.

Máscara de solda

Uma ponte de solda é uma conexão elétrica que você não pretendia ter na placa de circuito impresso.

Os PCBs possuem máscaras de solda que ajudarão na prevenção da formação de pontes de solda.

É uma técnica que requer a produção em massa de placas utilizando a técnica de refluxo ou banhos de solda.

Após a aplicação, é importante ter aberturas ao colocar os componentes da PCB na placa.

Fotolitografia é o processo pelo qual você fará furos ao colocar os componentes da placa de circuito.

O verde era a cor principal no passado, mas você pode encontrar uma variedade de cores no momento.

As máscaras de solda estão disponíveis em diferentes mídias de acordo com a aplicação e as demandas do cliente.

A máscara de solda mais comum é a verde epóxi, pois é barata e você a imprimirá em um PCB.

Outros tipos de máscaras de solda que você pode usar incluem a tinta líquida de fotoimagem (LPI) ou a máscara de solda líquida de foto imagem (LPSM).

Impressão de legenda

Você pode ter uma legenda impressa em um ou ambos os lados da placa de circuito impresso com núcleo de metal.

Depende do número de camadas que o MCPCB terá e também do tipo de MCPCB.

Os componentes da impressão da legenda incluem configurações de chave, designadores de componentes, pontos de teste entre outras coisas.

Os componentes da legenda irão ajudá-lo na montagem dos componentes do PCB, manutenção, teste e uso da placa de circuito.

Existem três métodos principais que você pode usar para imprimir as legendas na placa de circuito impresso com núcleo de metal. Os três métodos incluem:

• Serigrafia com tinta epóxi, daí o nome tela ou silk.
• Imagens fotográficas líquidas que são mais precisas em comparação com a serigrafia.
• Impressão a jato de tinta, que é um novo método que imprime dados variáveis ​​exclusivos de uma outra impressão.

Ao fazer sua placa de circuito impresso com núcleo de metal, você pode usar o processo de impressão de legenda para completá-la. Você pode escolher um dos três métodos para imprimir os principais conceitos disponíveis na legenda. Você terá que fazer um esboço do tipo de legenda que você precisa antes de comissionar o processo de desenho.

· Moagem

É o processo de remoção de áreas de cobre da folha do material PCB.

É o processo que abre caminho para a recriação de traços de sinal, pads e estrutura de acordo com o arquivo de layout.

Fresamento de PCB

É um processo de remoção de material em vez de adição de material para fazer a peça final do MCPCB.

Existem basicamente dois processos de moagem que envolvem moagem física e ataque químico.

A moagem física não envolve o uso de produtos químicos, tornando-o um processo seguro que você pode fazer confortavelmente. A qualidade de um material que passa pelo processo de fresagem dependerá de:

• A verdadeira natureza dos sistemas verdadeira precisão e exatidão de fresamento
• A condição dos materiais de moagem e a velocidade de rotação dos bits de alimentação
• A qualidade da placa que passou pelo processo de fresagem química depende:
• A precisão da fotomáscara
• Qualidade da fotomascaragem
• Estado dos produtos químicos de moagem
• Alguns dos benefícios do uso da fresagem física são:
• Você não precisa usar produtos químicos, tornando-o um processo seguro
• Você terminará com placas de alta resolução em comparação com o processo de ataque químico
• Economiza tempo, pois você pode transformar uma placa completa em menos tempo em comparação com a corrosão química
• É mais barato em comparação ao ataque químico, pois não requer material e experiência adicionais.

· Pontuação V

É o processo de fazer um sulco no formato da letra V na parte superior e na parte inferior do tabuleiro.

PCB de pontuação V

Você deve certificar-se de colocar algum material no centro para que o tabuleiro permaneça intacto. Muitas pessoas se referem ao processo como pontuação em V ou pontuação em V.

Você usará o processo de pontuação em V para agrupar um conjunto de placas de circuitos para tornar o processo de montagem mais simples.

Fornece uma estrutura sólida para o processo de montagem permitindo a aplicação de menos pressão.

O resultado final será a separação das placas que você montou.

Você pode basear as especificações do V-score na vista em corte transversal, na profundidade da pontuação, indicando a distância entre os Vees.

A área que permanece entre os dois V é a teia. Faça medições iguais antes de pontuar para ter especificações padrão da pontuação V.

· Fresagem do eixo Z

Você pode manipular o núcleo do fresamento do eixo Z de várias maneiras. A primeira e mais simples forma de fresagem é o solenóide que empurra uma mola.

Quando o solenóide tiver energia suficiente, ele empurrará um batente de mola que limitará o deslocamento descendente.

O segundo processo utiliza o cilindro pneumático e uma válvula gaveta sob o controle de um software.

A quantidade de pressão de ar e o tamanho pequeno do cilindro reduzem o controle entre as paradas para baixo e para cima. É útil para as tarefas de fresamento ascendente e descendente.

O terceiro tipo utiliza uma argamassa de passo permitindo o movimento do cabeçote de fresagem em passos pequenos mas precisos.

Você pode ajustar a velocidade das etapas para permitir que a broca bata dentro do material metálico em vez de martelar. A profundidade e a velocidade estarão sob seu controle usando o software.

Processo de fabricação de PCB com núcleo de metal

O processo de fabricação de placas de circuito impresso com núcleo de metal é o mesmo para todos os tipos de metais que você usará.

Envolve todas as etapas que você seguirá na fabricação de uma placa de circuito impresso normal, mas substituirá o substrato.

O substrato mais comum para PCBs padrão era o FR4, mas você o substituirá por um metal.

O primeiro passo na fabricação de uma placa de circuito impresso com núcleo de metal é fazer o design e a saída.

Você criará o design do MCPCB usando o software de design, pois a saída final deve ter a mesma aparência.

O software que você pode usar no design inclui OrCAD, Altium designer, KiCAD, pads, eagle entre outros tipos disponíveis.

O projetista deve ser capaz de informar ao fabricante o tipo de software que está utilizando para fazer o esquema.

Isso ajudará a reduzir os problemas que podem surgir como resultado de discrepâncias. O designer exportará o design para o fabricante para aprovação e suporte.

Muitos projetistas encaminham o esquema usando um software conhecido como Gerber, que mantém a beleza do projeto.

A segunda etapa é imprimir a cópia do esquema do designer em um filme depois de realizar uma verificação DFM.

Muitos fabricantes usam plotters para transferir o esquema para um filme que eles usarão para criar a imagem do PCB.

As plotadoras usam tecnologia de impressão precisa para fornecer a imagem precisa do design da placa de circuito impresso.

O produto final é um plástico com o negativo fotográfico da placa de circuito impresso em tinta preta. A área em tinta preta representa as partes condutoras do MCPCB enquanto as áreas claras são não condutoras. No lado oposto, a área preta é para gravar enquanto a parte clara representará o cobre.

Cada camada da placa de circuito impresso e a máscara de solda terão sua própria folha preta e transparente.

Para um alinhamento perfeito, faça furos de registro em todos os filmes. Ajuste a mesa em que o filme fica até obter a combinação perfeita para obter a perfuração exata do furo.

 PCB de núcleo de metal

A terceira etapa envolve imprimir a imagem no filme de volta em uma folha de cobre enquanto você faz o MCPCB.

Neste ponto, você terá que verificar as formas básicas do PCB enquanto coleta os materiais.

A placa de substrato principal, neste caso, será o núcleo de metal, como alumínio ou cobre.

Lembre-se de manter um ambiente limpo ao passar por esses processos para eliminar quaisquer erros.

Percorra todos os detalhes deste processo certificando-se de que as partículas de poeira não se acumulem na placa.

Qualquer partícula de poeira que se deposite na placa pode causar curtos-circuitos na placa após a conclusão da fabricação.

O produto final, neste caso, é uma placa com resistências que cobrem adequadamente as áreas de cobre que permanecem na forma final.

Um técnico pode auxiliar no exame da placa para eliminar qualquer chance de erros neste caso. A resistência que está presente neste caso denotará o cobre que emerge na placa de circuito impresso final.

A quarta etapa envolve a remoção do cobre que você não precisará na placa final. Você pode remover o excesso de cobre usando um produto químico que irá corroer o excesso de cobre.

O cobre que você vai precisar ficará sob a proteção do fotorresistente.

Você deve observar que tamanhos diferentes de placas de cobre exigirão diferentes quantidades de concentrações químicas.

O material de cobre mais pesado precisará de longos períodos de exposição para auxiliar no espaçamento das pistas.

Complete o processo lavando a camada protetora do cobre e fique com o cobre que você precisa.

A quinta etapa envolve perfurar os alinhamentos, certificando-se de que todos estejam em uma linha.

Os orifícios de registro alinharão as camadas externas com as camadas internas.

Você usará a máquina de perfuração óptica que permitirá a correspondência exata para a perfuração precisa dos furos de registro.

Depois que as camadas forem montadas, você não terá a chance de fazer nenhum ajuste nas camadas internas.

Há outra máquina que você empregará para auxiliar na inspeção das camadas garantindo que não haja defeitos.

Você pode usar o Gerber original para ajudar na inspeção usando laser e comparar a imagem digital com arquivos Gerber originais.

Após a inspeção, o projeto seguirá para a fase final onde a placa de circuito ganhará forma.

Cada camada neste ponto aguardará a união com outras camadas após a conclusão de toda a inspeção e confirmação.

A camada externa se unirá ao substrato de metal por meio de processos de camada e colagem.

A colagem acontecerá em uma mesa de aço pesada com o auxílio de grampos metálicos e pinos para fixação das camadas.

Certifique-se de que tudo se encaixa bem para evitar problemas com o deslocamento dos alinhamentos.

Depois de colocar cada camada em cima da outra, o processo de colagem começa com a ajuda de computadores de prensa de colagem.

O computador controlará o processo de aquecimento da pilha até temperaturas que permitirão a ligação.

Também controlará as taxas de resfriamento do empilhamento, garantindo a perfeita união dos empilhamentos.

A etapa final deste processo envolverá o desempacotamento das camadas de acordo.

Depois disso, você passará a camada pelo processo de perfuração da ligação por meio de furos que exigem precisão exata.

Você usará um localizador de raios-X para determinar os pontos de perfuração, pois o computador controla os micromovimentos da broca.

O computador usará o arquivo de perfuração para encontrar os locais exatos da placa que você precisará perfurar.

O próximo passo é o chapeamento e a deposição de cobre na placa onde também passarão pelas vias finas películas de cobre.

Certifique-se de limpar bem a placa, pois ela passa pelo processo de banhos químicos auxiliando na deposição.

Um computador ajudará a controlar todo o processo de imersão, remoção e processamento.

O próximo passo é galvanizar toda a camada usando uma camada muito fina de cobre nas áreas de exposição.

O revestimento de estanho irá ajudá-lo na remoção do excesso de cobre que você terá após a deposição de cobre.

O estanho protegerá a área de traços de cobre da destruição durante o processo de gravação.

O design passa pelo processo de gravação mais uma vez, pois remove o excesso de cobre do design.

Após este processo, você verá um estabelecimento adequado das conexões e áreas de condução. Você vai limpá-lo antes de usar tinta epóxi antes de aplicar a máscara de solda no dispositivo.

As partes que estão sob uma tampa estarão protegidas contra o endurecimento, pois você terá que removê-las.

As placas receberão rajadas de luz UV que passarão por uma máscara de filme fotográfico de solda.

Passe o aparelho pelo forno para a cura da máscara de solda no aparelho.

O dispositivo agora está pronto para o próximo processo de acabamento de superfície para aumentar a capacidade de soldagem do dispositivo.

Em seguida, passe pelo processo de escrita a jato de tinta indicando todas as informações vitais do MCPCB.

Você passará pelo estágio de revestimento antes de finalmente curar o dispositivo.

A placa completa passará por um teste elétrico, certificando-se de que o circuito está funcionando corretamente para conduzir a energia.

É o processo que irá confirmar se o produto final está em conformidade com o projeto original.

Você pode usar o teste da sonda voadora para ajudá-lo no processo de teste elétrico.

A última e última etapa da fabricação é passar pelo processo de V-scoring e perfilamento.

Diferentes placas serão cortadas do painel original usando uma ranhura em V ou um roteador. Isso ajudará a sair da placa para longe do canal original.

PCB de núcleo de metal

Etapas de prototipagem de PCB de núcleo metálico

O processo do núcleo de metal prototipagem de placa de circuito impresso é basicamente o mesmo que a prototipagem de PCB padrão.

É importante observar os fundamentos do MCPCB antes de iniciar o processo de prototipagem.

A informação irá guiá-lo através de cada passo da prototipagem, pois será uma representação da figura final.

O primeiro passo no processo de prototipagem é criar o design certo usando os pacotes de software de design.

Certifique-se de que o fabricante conheça o tipo de software que você empregará no projeto.

A segunda etapa envolve a criação do design esquemático correto da placa de circuito impresso com núcleo de metal.

O esquema terá as informações corretas que engenheiros e fabricantes precisarão durante o processo de produção.

Ele contém informações sobre componentes, materiais, hardware que você precisará para o processo, pois determina a funcionalidade.

Também determinará as características, posicionamento dos componentes, envolvendo a correta seleção do tamanho e grade do painel.

É uma fase inicial do projeto final e você precisa executar um teste do esquema para identificar os fluxos.

O terceiro passo é ter a lista de materiais para obter todos os materiais que você precisará para todo o processo.

Certifique-se de que o fabricante veja a lista de materiais para que ele possa ajudá-lo. A lista de materiais terá as seguintes informações:

• A quantidade dos componentes que você vai precisar
• Ele terá os designadores de referência dos códigos que você usará na identificação de peças individuais
• As especificações de valor de cada unidade nas unidades certas
• A pegada do design sabendo a localização de cada componente na placa
• Tem os números de peça do fabricante para identificar o fabricante da peça?

Prototipagem PCB

O próximo passo é o desenho das rotas, indicando os traços e indicando o ponto de colocação dos componentes.

Existem vários fatores que desempenham papéis no planejamento de roteamento. Tais fatores incluem sensibilidade ao ruído, níveis de potência e geração do ruído do sinal.

Você terá que fazer verificações a cada intervalo do processo de prototipagem. Há pontos que você precisará fazer verificações completas antes de permitir que ele passe para a próxima etapa.

Os problemas comuns que você terá que avaliar e eliminar quaisquer problemas são:

• Problemas térmicos, incluindo os pontos de calor
• A presença de um caminho térmico
• As diferentes dimensões dos materiais de cobre, como espessura
• Verifique a regra de design onde você comparará o layout e o design.
• Verificações elétricas
• Verificações de antena
• Avaliações de garantia de qualidade
• Os próximos passos que virão após a verificação serão para o processo de fabricação do protótipo. Os principais processos pelos quais você terá que passar incluem:
• Criação do filme fotográfico
• Impressão das camadas internas
• Alinhamento das camadas
• Fundindo todas as camadas
• Perfuração dos furos no protótipo
• Chapeamento de cobre do protótipo
• Imagem da camada externa
• Chapeamento do protótipo usando cobre e estanho
• O processo final de gravação
• Aplicação da máscara de solda
• Aplicação do acabamento superficial
• Aplicação da serigrafia antes do corte e fornecimento.
• Montagem seguida de estêncil da pasta de solda, retirada e colocação dos componentes.
• Também inclui o processo de solda por refluxo antes de passar por inspeção e controle de qualidade da água
• A etapa final é a inserção dos componentes do furo passante antes de realizar os testes de funcionalidade.

Os processos de prototipagem de placas de circuito impresso com núcleo metálico são semelhantes aos demais processos de prototipagem padrão.

A diferença virá na lista de materiais onde você terá que incluir os materiais metálicos para o substrato.

Diretrizes de montagem de componentes de PCB de núcleo metálico

As diretrizes que você terá que seguir ao montar seus componentes MCPCB ajudarão a gerar o MCPCB perfeito.

O primeiro passo em todo o processo envolverá a compreensão das restrições mecânicas do modelo. É importante, pois é o fator que afetará a forma e o tamanho da placa.

Montagem PCB

A segunda etapa envolve ter conhecimento das restrições que você pode enfrentar durante o processo de montagem.

Também ajudará a determinar o espaço que você precisa ter ao colocar os componentes na placa.

Isso determina os pontos onde você colocará os componentes da placa de circuito impresso.

A terceira etapa envolve dar espaço ou espaço suficiente para os circuitos integrados respirarem.

Ele dará aos componentes espaço suficiente entre si, melhorando assim o modo de operação.

Isso economizará muito tempo quando se trata do processo de colocação de componentes, se você planejar bem.

Ao colocar os componentes, mantenha os semelhantes voltados para a mesma direção.

Também auxiliará o fabricante na instalação, inspeção e teste das peças no local.

É um processo crítico quando se trata da montagem em superfície do componente usando o processo de solda por onda.

A próxima etapa envolve agrupar as partes que ajudarão a minimizar os caminhos de conexão. Isso tornará o trabalho de conectar os componentes muito fácil sem muito estresse.

Certifique-se de que, ao colocar os componentes, comece com os componentes na borda primeiro.

Ajudará a evitar quaisquer movimentos dos componentes durante os invólucros mecânicos.

Além disso, facilita a colocação dos switches, conectores, portas USB e jacks entre outros componentes.

Não sobreponha as peças cortando cantos ao usar as placas de tamanhos pequenos no contorno da peça ou nas almofadas.

Mantenha um bom espaço entre os caminhos de cerca de 40 mils para uma conexão elétrica suave.

Isso ajudará a manter um melhor fluxo de corrente sem cruzar caminhos que possam causar curtos-circuitos.

Ao trabalhar em uma placa simples, coloque os componentes em uma única camada. Colocá-los em uma parte da camada reduzirá o custo e o tempo de colocação.

Lembre-se de colocar os pinos do circuito integrado e os componentes polarizados em uma direção semelhante.

Certifique-se de que os componentes que você está colocando são os mesmos que os posicionamentos no esquema. O esquema deve servir de guia na colocação dos componentes na placa.

FR4 PCB vs. MCPCB – Comparação Final

A placa de circuito impresso com núcleo de metal é um substituto para a placa de circuito impresso padrão.

Isso significa que o substrato metálico do MCPCB substitui o substrato FR4 na placa de circuito impresso padrão.

O FR4 tem o problema de acúmulo de calor, então o núcleo de metal virá como um substituto para o substrato do FR4.

PCB FR4

 Há uma diferença entre o FR4 PCB e o MCPCB em termos de diferentes fatores, como segue:

· Condutividade

As placas de circuito impresso de núcleo metálico são melhores condutores em comparação com as placas de circuito impresso FR4.

Isso é por causa do material que eles usam na fabricação dos MCPCBs que são melhores condutores do que o FR4.

O cobre, alumínio e ferro são melhores condutores de calor do que o substrato FR4.

Esta função de condutividade torna os MCPCBs melhores na dissipação de calor em comparação com as placas de circuito impresso FR4.

Também permitirá que as placas de circuito impresso com núcleo de metal funcionem melhor e durem mais do que as PCBs FR4.

· Chapeado através de furos

A placa de circuito impresso FR4 usa orifícios de passagem e os componentes de orifícios de passagem, se possível.

Na placa de circuito impresso com núcleo de metal, você não encontrará orifícios em MCPCBs de uma camada. Todos os componentes do dispositivo são montados na superfície.

· Alívio Térmico

Os MCPCBs são melhores em comparação com as placas de circuito impresso FR4 em termos de alívio de calor.

Isso por causa do tipo de material que você encontrará nas placas de circuito impresso com núcleo de metal.

O substrato de metal que você encontrará em uma placa de circuito impresso com núcleo de metal são condutores mais aquecidos.

O fato de conduzir o calor melhor que o substrato FR4 o torna melhor em termos de alívio térmico.

Ajuda a dissipar o calor do dispositivo mais rapidamente do que os dispositivos FR4. É o fator que o torna um dispositivo melhor para alívio térmico.

O FR4 depende da Vias para alívio térmico tornando-o mais lento na dissipação de calor.

· Máscara de solda

No FR4, as máscaras de solda são de cores escuras como vermelho ou azul em ambos os lados da placa.

Em circuitos impressos de núcleo metálico, você encontrará exclusivamente quadros brancos em muitos dos casos.

Isto é especialmente nas aplicações de diodos emissores de luz.

·Grossura

O FR4 tem muitas variedades de espessura devido ao fato de você ter que empilhar diferentes camadas.

No MCPCB, a espessura está abaixo do limite, dependendo da espessura do material metálico que você usará.

·Processo de usinagem

Os processos de usinagem tanto no FR4 quanto no MCPCB são os mesmos, exceto no processo de escoragem em V. No processo V-score do MCPCB, você usará o revestimento de diamante para as brocas para perfurar o metal.

Principais Aplicações do Metal Core PCB

As placas de circuito impresso Metalcore são importantes em determinadas aplicações que muitas vezes geram muito calor em seu funcionamento.

O núcleo de metal ajudará na dissipação do calor que se acumula durante o processo de operação. os fabricantes o utilizam para manter o bom desempenho do aparelho e por períodos mais longos de operação.

LED de alta potência em PCB de núcleo de metal

A principal aplicação da placa de circuito impresso com núcleo de metal é:

• Equipamentos de áudio como os amplificadores (entrada e saída), amplificadores de áudio, amplificadores balanceados, pré-amplificadores, amplificadores de potência entre outros.
• Equipamentos para fonte de alimentação como reguladores chave, ajustadores SW, conversores DC/AC entre outros.
• Equipamentos para comunicação eletrônica, como circuitos de filtro, amplificadores de frequência e telegrafia elétrica.
• Equipamentos de automação no escritório, como acionamentos de motor
• Computadores e outros dispositivos de computação, como os dispositivos de alimentação e as placas-mãe da CPU
• Módulos de potência como relés sólidos, conversores, pontes retificadoras e assim por diante
• Lanternas e lâmpadas promovendo lâmpadas economizadoras de energia, lâmpadas LED entre outras aplicações.

Conclusão

As placas de circuito impresso Metalcore são a próxima grande novidade e podem substituir as outras placas disponíveis.

É hora de você mudar das outras placas e adotar a placa de circuito impresso com núcleo de metal.

Isso economizará dinheiro e também melhorará a vida útil de seus dispositivos.