PCIs de Cerâmica, FR4 e MCPCB: Qual a Diferença?

Qual a Diferença Entre PCI de Cerâmica, FR4 & MCPCB?

Se você está usando placas de circuito impresso, você pode usar as placas FR4 padrão ou pode optar por uma placa de circuito impresso de núcleo metálico (MCPCB). Placas de circuito impresso de cerâmica são um tipo de MCPCB que você pode preferir. Certamente não há nada de errado com placas FR4, e se você tem usado elas efetivamente no seu negócio, você provavelmente vai querer continuar a fazê-lo. Mas só por precaução, é uma boa ideia entender as distinções entre placas FR4 padrão e placas de núcleo metálico.

Qual você escolherá dependerá das demandas das aplicações particulares para as quais você usará suas placas de circuito impresso. Então quais são as várias vantagens e desvantagens de placas FR4 vs. MCPCB ou placas de cerâmica?

FR4 vs. MCPCB

Uma das principais razões pelas quais você evitaria FR4 vs. uma placa de circuito de cerâmica ou outra placa MCPCB tem a ver com transferência de calor. PCIs de cerâmica como nitreto de alumínio (AlN) e óxido de alumínio (Al203) são extremamente condutivas termicamente.  Material de PCI FR4 não é. Se você está usando suas placas em aplicações onde calor é um problema real, como iluminação LED, você provavelmente vai querer se afastar de placas FR4 padrão em direção a placas de cerâmica ou outras PCIs de núcleo metálico, pois placas de núcleo metálico podem mais facilmente carregar calor excessivo para longe de hot spots que podem finalmente danificar a placa reduzindo a vida de junções semicondutoras.

Outros materiais de PCI de núcleo metálico além de alumínio e berílio podem incluir cobre e liga de aço. Ligas de aço fornecem uma rigidez que você não obterá com cobre e alumínio, mas não são tão eficazes na transferência de calor. Cobre tem a melhor habilidade de transferir e dissipar calor como parte das suas placas de circuito impresso, mas é um pouco caro — então empresas com orçamento produzindo ou comprando muitas placas de circuito impresso frequentemente optam por alumínio como uma alternativa mais barata mas ainda altamente eficaz de dissipação de calor para placas FR4.

Placas de Circuito Impresso de Alumínio

Para a maioria dos negócios, a solução mais custo-efetiva 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 esta razão, se você pede placas de circuito impresso de núcleo metálico e não especifica cobre, você pode geralmente esperar um núcleo de alumínio.

Como PCIs de Núcleo Metálico Dissipam Calor

A razão pela qual PCIs de núcleo metálico são muito mais eficazes em dissipar calor que placas FR4 é devido ao seu material dielétrico de condutividade térmica, que serve como uma ponte térmica dos componentes IC para a placa metálica, conduzindo automaticamente calor através do núcleo para um dissipador de calor. Se você tem placas FR4, você deve adicionar um dissipador de calor tópico para transferir calor através da placa ou ela criará hotspots potencialmente danosos.

Outras Vantagens de MCPCBs

Além de prevenir hot spots, as propriedades de condutividade térmica de uma PCI de núcleo metálico também resultam em menos expansão térmica e, como resultado, maior estabilidade dimensional. Expansão térmica pode causar diferentes camadas da placa a assumirem diferentes formas ou tamanhos, afetando a integridade e funcionalidade da placa. Proteção contra expansão térmica é desejável.

Onde Eu Usaria uma Placa de Circuito de Cerâmica ou PCI de Núcleo Metálico?

É importante entender que há muitas circunstâncias onde o uso de uma placa FR4 é indicado e perfeitamente aceitável. Certas aplicações, no entanto, chamarão por uma cerâmica ou outra PCI de núcleo metálico para evitar colocar seu produto em risco. Estas incluem:

• Luzes LED, especialmente spots e LEDs de alta corrente
• Carros, especialmente controladores de potência, sistemas ópticos variáveis, conversores de troca e reguladores de potência para carros
• Equipamentos de potência industrial
• Impressoras
• Arrays de CI
• Dispositivos de refrigeração semicondutora
• Amplificadores de áudio
• Transistores de alta potência e arrays de transistores
• Substratos de célula solar
• Outras aplicações de potência, como conversores DC e reguladores

Quais Tipos de PCIs de Núcleo Metálico Estão Disponíveis?

Placas de circuito impresso de núcleo metálico estão disponíveis como PCIs de camada única, PCIs Chip-on-Board de camada única, PCIs de camada dupla, PCIs de face dupla, e PCIs multicamadas. Mais uma vez, qual você escolher dependerá das suas necessidades pessoais de aplicação de PCI.

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