PCB de cerâmica vs. FR4 vs. MCPCB

Qual ​​é a diferença entre PCB de cerâmica, FR4 e MCPCB?

Se você estiver usando placas de circuito impresso, poderá usar as placas FR4 padrão ou uma placa de circuito impresso com núcleo de metal (MCPCB). Placas de circuito impresso de cerâmica são um tipo de PCB com núcleo de metal que você pode preferir. Certamente não há nada de errado com as placas FR4 e, se você as usa efetivamente em seus negócios, provavelmente desejará continuar a fazê-lo. Mas, por precaução, é uma boa ideia entender as distinções entre as placas FR4 padrão e as placas de núcleo de metal.

A escolha dependerá das demandas das aplicações específicas para as quais você usará suas placas de circuito impresso. Então, quais são as várias vantagens e desvantagens das placas FR4 vs. MCPCB ou placas cerâmicas?

FR4 x MCPCB

Uma das principais razões pelas quais você evitaria o FR4 versus uma placa de circuito de cerâmica ou outra placa MCPCB tem a ver com a transferência de calor. PCBs cerâmicos como nitreto de alumínio (AlN) e óxido de alumínio (Al203) são extremamente condutores térmicos. O material FR4 PCB não é. Se você estiver usando suas placas em aplicações em que o calor é um problema real, como iluminação LED, você provavelmente desejará se afastar das placas FR4 padrão para placas de cerâmica ou outras PCBs com núcleo de metal, pois as placas de núcleo de metal podem transportar o excesso de calor com mais facilidade de pontos quentes que podem danificar a placa reduzindo a vida útil das junções de semicondutores.

Outros materiais de PCB com núcleo metálico, além de alumínio e berílio, podem incluir cobre e liga de aço. As ligas de aço fornecem uma rigidez que você não obterá com cobre e alumínio, mas não são tão eficazes na transferência de calor. O cobre tem a melhor capacidade de transferir e dissipar calor como parte de suas placas de circuito impresso, mas é um pouco caro - então as empresas com orçamento limitado que produzem ou compram muitas placas de circuito impresso geralmente optam pelo alumínio como um calor mais barato, mas ainda altamente eficaz. alternativa de dissipação às placas FR4.

Placas de circuito impresso de alumínio

Para a maioria das empresas, a solução mais econômica será placas de circuito impresso de núcleo metálico com base de alumínio. Você obtém boa rigidez e condutividade térmica a um preço mais razoável. Por esse motivo, se você solicitar placas de circuito impresso com núcleo de metal e não especificar cobre, geralmente poderá esperar um núcleo de alumínio.

Como os PCBs com núcleo metálico dissipam o calor

A razão pela qual os PCBs com núcleo de metal são muito mais eficazes na dissipação de calor do que as placas FR4 é devido ao seu material dielétrico de condutividade térmica, que serve como uma ponte térmica dos componentes do IC para a placa de metal, conduzindo automaticamente o calor através do núcleo para um dissipador de calor . Se você tiver placas FR4, deverá adicionar um dissipador de calor tópico para transferir o calor através da placa ou isso criará pontos de acesso potencialmente prejudiciais.

Outras vantagens dos MCPCBs

Além de evitar pontos quentes, as propriedades de condutividade térmica de um PCB com núcleo metálico também resultam em menor expansão térmica e, como resultado, maior estabilidade dimensional. A expansão térmica pode fazer com que diferentes camadas da placa assumam formas ou tamanhos diferentes, afetando a integridade e a funcionalidade da placa. A proteção contra a expansão térmica é desejável.

Onde eu usaria uma placa de circuito de cerâmica ou PCB de núcleo de metal?

É importante entender que existem muitas circunstâncias em que o uso de uma placa FR4 é indicado e perfeitamente aceitável. Certas aplicações, no entanto, exigirão um PCB com núcleo de cerâmica ou outro metal para evitar colocar seu produto em risco. Esses incluem:

• Luzes de LED, especialmente holofotes e LEDs de alta corrente
• Carros, especialmente controladores de potência, sistemas ópticos variáveis, conversores de câmbio e reguladores de potência para carros
• Equipamento de energia industrial
• Impressoras
• matrizes IC
• Dispositivos de refrigeração semicondutores
• Amplificadores de áudio
• Transistores de alta potência e matrizes de transistores
• Substratos de células solares
• Outras aplicações de energia, como conversores CC e reguladores

Quais tipos de PCBs com núcleo metálico estão disponíveis?

As placas de circuito impresso com núcleo de metal estão disponíveis como PCBs de camada única, PCBs Chip-on-Board de camada única, PCBs de camada dupla, PCBs de dupla face e PCBs multicamadas. Mais uma vez, o que você escolheu dependerá de suas necessidades pessoais de aplicação de PCB.

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