Metallkern-Leiterplatten erklärt

06.12.2021

Die ständig steigende Nachfrage nach der Leiterplattenherstellung kann auf die Fortschritte in der Elektronik, die Automatisierung von Prozessen, den Anstieg der Nachfrage nach verschiedenen Verbrauchergeräten und -geräten, elektromechanischen Geräten und mehr zurückgeführt werden. Alle diese und viele andere Anwendungssegmente von Leiterplatten haben unterschiedliche Anforderungen in Bezug auf Leiterplattenmaterialien, Substrate, Anzahl der Schichten und mehr. Einige Anwendungen erfordern möglicherweise PCBs, die für Hochtemperaturumgebungen geeignet sind, und daher werden hier Metallkern-Leiterplatten verwendet. Metallkern-Leiterplatten bieten viele Vorteile im Vergleich zu FR4 oder anderen Silikon- oder Polymermaterialien als Leiterplattenbasis. Metallkernplatten sind solche, die Leitermetalle wie Aluminium und Kupfer als Basismaterial haben. In diesem Beitrag werden die Details von Metallkern-PCBs, ihre Vorteile und mehr besprochen.

Metallkern-Leiterplatten auf Länge

Diese Metallkernplatinen werden zu Recht auch Thermoleiterplatten, Thermoplattierte Leiterplatten oder isolierte metallische Substrate genannt. Denn sie verteilen die Wärme nahezu gleichmäßig in beide Richtungen des Kerns und über alle darüber und darunter liegenden Schichten. Dies schützt die Platine und die Komponenten vor Beschädigungen. Diese Leiterplatten bestehen aus einer Kupferfolie, Metallplatten und thermisch isolierenden Schichten. Abgesehen davon haben sie eine Lötmaske, eine Schaltungsschicht, eine dielektrische Schicht und eine Metallkernschicht, die der Wärmeverteiler ist. Während Überhitzung bei den meisten elektrischen Komponenten ein Problem darstellt, wird dies normalerweise durch Kühlventilatoren oder Abluftventilatoren erreicht, die in Gehäusen oder Gehäusen eingebaut sind. Bei Metallkern-Leiterplatten ist dies jedoch nicht erforderlich, da die Wärmeverteilung durch konduktive Kühlung erfolgt, bei der Wärme gleichmäßig von einem heißen Bereich zu einem kühleren übertragen wird. Normalerweise ist Aluminium das in diesen Leiterplatten am häufigsten verwendete Kernmaterial, da es eine gute Wärmeableitungsrate aufweist. Aluminium als Metall ist zäh und dennoch leicht. Während Kupfer auch als Kernmaterial eine gute Option ist und in bestimmten Anwendungen verwendet wird, ist es schwer und teuer. Auch in Bezug auf die Verarbeitung ist Aluminium einfacher zu verarbeiten als Kupfer. Eine Metallkernplatte ist typischerweise in 3 Schichten unterteilt:

• Kupferfolienschicht
• Dünne dielektrische Schicht für Wärmeleitfähigkeit
• Dicke Schicht aus Kupfer- oder Aluminiumkern

Typischerweise ist es üblich, Oberflächenmontagetechnik (SMT) anstelle von Durchgangslöchern für Metallleiterplatten zu verwenden. Da es sich bei dem Kern um ein leitendes Metall handelt, besteht bei einer durchkontaktierten Lochmontage die Gefahr von Kurzschlüssen. Dies gilt insbesondere für elektrische Anwendungen wie LEDs.

Vorteile von Metallkern-Leiterplatten

Bei Hochtemperaturanwendungen kann die zunehmende Hitze die Temperatur der Leiterplatten sowie der darauf montierten Komponenten erhöhen, insbesondere wenn diese aus FR4 oder ähnlichen Kunststoffen bestehen. Dies kann zu Überhitzung führen, da die Wärmeabfuhr auf den vorhandenen Kühlkörper beschränkt wäre. Dies kann zu Funktionsbeeinträchtigungen oder Beschädigungen führen. Daher werden Metallkern-PCBs in solchen Anwendungen verwendet, da Metalle dabei helfen, die Wärme in Richtung des Kühlkörpers zu leiten und eine Überhitzung von Platinen und Komponenten zu verhindern. Hier sind einige Vorteile von Metallkern-Leiterplatten.

• Metalle sind gute Wärme- und Stromleiter und ermöglichen daher eine schnellere Wärmeübertragung.
• Diese Metallkerne sind auf die Leiterplatten geätzt, wodurch die Wärme von den zentralen Komponenten und der Verkabelung ferngehalten wird.
• Metalle wie Aluminium und Kupfer sind haltbar, sicher und langlebig und haben keine Toxizitätsprobleme wie Blei.
• Sie sind vibrationsfest und helfen, die Komponenten vor dem Ablösen zu schützen, insbesondere bei Anwendungen mit hoher Vibration.
• Metallkerne bieten dem Board eine bessere strukturelle und Dimensionsstabilität sowie Festigkeit.
• Metalle sind recycelbar und Aluminium ist tatsächlich leichter als die meisten Epoxidharze und FR4.

Wenn Sie eine anspruchsvolle Hochtemperaturanwendung haben, bei der Sie eine PCB-Baugruppe in einem beliebigen Gerät oder als Teil eines integrierten Systems installieren müssen, wäre die Entscheidung für Metallkern-PCBs eine kluge Entscheidung. Dies gilt insbesondere, wenn Sie ein OEM von LED-Beleuchtungssystemen sind, da Metallkern-Leiterplatten in diesem Segment eine große Anwendung finden. Stellen Sie jedoch sicher, dass Sie mit einem zuverlässigen und erfahrenen Leiterplattenhersteller und Dienstleister zusammenarbeiten, der Ihre Anforderungen versteht und entsprechend anpassen kann. Creative Hi-Tech ist ein bekannter Leiterplattenhersteller und Bestückungsdienstleister, der sich auf kundenspezifische Leiterplattendesigns und -bestückungen spezialisiert hat. Sie bieten Metallkern-PCBs für anspruchsvolle Anwendungen.

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