PCBs de Núcleo Metálico: Projeto, Materiais e Aplicações de Alta Temperatura

6 de dezembro de 2021

A crescente demanda por fabricação de PCBs decorre dos avanços em eletrônica, automação de processos, aumento da procura por eletrodomésticos e dispositivos de consumo, equipamentos eletromecânicos, entre outros. Todos esses segmentos têm requisitos distintos em termos de materiais, substratos, número de camadas, etc. Algumas aplicações exigem PCBs adequadas a ambientes de alta temperatura, onde são utilizadas as PCBs de núcleo metálico (Metal Core PCBs). Estas oferecem muitas vantagens em comparação a FR4 ou outros materiais poliméricos/siliconados como base. PCBs de núcleo metálico utilizam metais condutores como alumínio e cobre como material de base. Este artigo detalha as PCBs de núcleo metálico, seus benefícios e mais.

PCBs de Núcleo Metálico em Detalhes

Também chamadas de PCBs térmicas, PCBs revestidas termicamente ou substratos metálicos isolados, pois distribuem o calor quase uniformemente em ambas as direções do núcleo e através de todas as camadas acima e abaixo, protegendo a placa e os componentes de danos. São compostas por folha de cobre, placas metálicas e camadas isolantes térmicas, além de máscara de solda, camada de circuito, camada dielétrica e camada de núcleo metálico (dissipador de calor). Enquanto o superaquecimento é problema comum em componentes elétricos, geralmente resolvido com ventoinhas de refrigeração, nas PCBs de núcleo metálico a dissipação ocorre por resfriamento condutivo: o calor é transferido uniformemente de áreas quentes para mais frias. O alumínio é o material de núcleo mais comum, por sua boa taxa de dissipação de calor, sendo resistente e leve. O cobre também é boa opção, porém mais pesado e caro, além de mais difícil de fabricar. Uma PCB de núcleo metálico típica divide-se em 3 camadas:

• Camada de folha de cobre
• Camada dielétrica fina para condutividade térmica
• Camada espessa de núcleo de cobre ou alumínio

Comumente utiliza-se tecnologia de montagem em superfície (SMT) em vez de furo passante (through-hole) para PCBs metálicas, pois o núcleo condutor cria risco de curto-circuito com furos metalizados, especialmente em aplicações elétricas como LEDs.

Benefícios das PCBs de Núcleo Metálico

Em aplicações de alta temperatura, o calor crescente pode elevar a temperatura da placa e dos componentes, especialmente se feitos de FR4 ou plásticos similares, onde a dissipação é limitada ao dissipador disponível. Isso pode levar a superaquecimento, funcionamento prejudicado ou danos. PCBs de núcleo metálico são usadas nesses casos, pois os metais direcionam o calor ao dissipador, evitando superaquecimento. Principais benefícios:

• Metais são bons condutores de calor e eletricidade, facilitando transferência de calor mais rápida.
• Núcleos metálicos são gravados nas placas, mantendo o calor afastado dos componentes centrais e fiação.
• Materiais como alumínio e cobre são duráveis, seguros, de longa vida e não apresentam toxicidade como o chumbo.
• Resistentes a vibração, protegem componentes de se soltarem, especialmente em aplicações de alta vibração.
• Oferecem melhor estabilidade estrutural, dimensional e resistência à placa.
• Metais são recicláveis; o alumínio é mais leve que a maioria dos epóxis e FR4.

Se você tem uma aplicação exigente e de alta temperatura, onde precisa instalar uma montagem de PCB em equipamento ou sistema integrado, optar por PCBs de núcleo metálico é uma decisão sábia. Isso se aplica especialmente a OEMs de sistemas de iluminação LED, onde as PCBs de núcleo metálico têm vasta aplicação. Contudo, certifique-se de parceria com fabricante de PCB confiável e experiente, que compreenda seus requisitos e personalize adequadamente. A Creative Hi-Tech é fabricante e provedora de serviços de montagem de PCB conhecida, especializada em projetos e montagens personalizados. Oferece PCBs de núcleo metálico para aplicações exigentes.

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