Leiterplatte mit Metallkern

Eine Metallkern-Leiterplatte (MCPCB), auch bekannt als Metal Core Printed Circuit Board (MCPCB), ist eine Art von Leiterplatte, bei der anstelle des herkömmlichen FR4-Materials ein Metallkern als Substrat verwendet wird. Der Metallkern bietet eine höhere Wärmeleitfähigkeit und Wärmeableitung, wodurch sich MCPCBs für Anwendungen eignen, bei denen Hochleistungskomponenten erhebliche Wärme erzeugen.

Der Hauptunterschied liegt im Substrat. Bei FR-4 wird glasfaserverstärktes Epoxidharz zur Isolierung verwendet. MCPCBs hingegen bestehen aus einem Metallsubstrat (Aluminium oder Kupfer) und einer dünnen, wärmeleitenden dielektrischen Schicht, was zu einer deutlich schnelleren Wärmeableitung als bei FR-4 führt.

Ja, aber es gibt Einschränkungen. Während herkömmliche MCPCBs einseitig sind, gibt es auch mehrschichtige Varianten. Bei diesen mehrschichtigen Varianten werden die Schaltungsschichten in der Regel auf eine oder beide Seiten des Metallkerns laminiert, wobei spezielle Prepregs und wärmeleitende Materialien zum Einsatz kommen, um die Wärmeübertragung aufrechtzuerhalten.

Geyuan Electronics bietet umfassende Anpassungsdienstleistungen für Ihre Metallkern-Leiterplatten an. Ganz gleich, ob Sie Sonderformen, Sondergrößen oder bestimmte Lochkonfigurationen benötigen – wir können die Designs genau auf Ihre Anforderungen zuschneiden.

Wir gewährleisten die thermische Effizienz unserer MCPCBs durch fortschrittliche thermische Simulationen und eine präzise Auslegung der thermischen Durchkontaktierungen. Sorgfältig ausgelegte dielektrische Schichten, die Dicke der Kupferfolie und thermische Durchkontaktierungen ermöglichen eine effiziente Wärmeübertragung, während unsere strengen Prüfverfahren sicherstellen, dass jede Leiterplatte unter Hochtemperaturbedingungen eine optimale Leistung erbringt.

Die Lieferzeit für kundenspezifische Metallkern-Leiterplatten von Geyuan Electronics hängt von der Komplexität und der Menge des Auftrags ab. Bei standardmäßigen MCPCBs mit schneller Lieferung können wir den Auftrag in der Regel innerhalb von 3 bis 5 Werktagen fertigstellen. Komplexere Aufträge oder Großaufträge können länger dauern, doch wir arbeiten eng mit unseren Kunden zusammen, um eine pünktliche Lieferung zu gewährleisten.

In der Regel liegt die Dicke der Aluminiumschicht bei Metallkern-Leiterplatten zwischen 1,0 mm und 3,2 mm. Zur Wärmeableitung und zum Schutz der Bauteile werden Kühlkörper mit Metallbasis verwendet. Die Dicke der Aluminiumschicht hängt von der Art der Anwendung der Leiterplatte und der Metallkern-Leiterplatte ab. Die Dicke der dielektrischen Schicht beträgt typischerweise 0,075 mm bis 0,2 mm (0,003 Zoll bis 0,008 Zoll). Die Dicke der dielektrischen Schicht hängt von Strom und Spannung ab.

Der Herstellungsprozess für Leiterplatten mit Metallkern läuft wie folgt ab: ① Schleifen der Leiterplatte (Bürste 500#) → ② Reinigung → ③ Passivierung → ④ Reinigung × 3 → ⑤ Trocknung → ⑥ Trocknung. Schleifen der Leiterplatte: Es wird nur die Metalloberfläche geschliffen, gemäß den FR4-Spezifikationen.

Aufgrund der vorhandenen Metallschicht müssen Leiterplatten mit Metallkern bestimmte Prozessabläufe einhalten. Handelt es sich bei der Leiterplatte um eine einlagige Platte ohne Zwischenlagenübergang zur Metallplatte, kann das Standard-Dielektrikum FR4 verwendet werden, um die dielektrische Schicht zu pressen und mit der Metallplatte zu verbinden.

Bei mehrschichtigen dielektrischen Stapelstrukturen müssen zunächst Löcher in die Metallkernschicht gebohrt werden, um einen Übergang zwischen den Schichten zu erreichen, ohne Kurzschlüsse zu verursachen. Zunächst werden etwas größere Löcher in die Metallschicht gebohrt und mit isolierendem Gel gefüllt. Nachdem das Gel ausgehärtet ist, kann wie bei einer herkömmlichen Durchkontaktierung eine Kupferbeschichtung vorgenommen werden. Anschließend werden die übrigen Teile der Schichtstruktur zusammengepresst und mit den Metallschichten verbunden. Zum Schluss werden Durchgangslöcher durch den Stapel gebohrt, beschichtet und gereinigt.

Die erste Leiterplatte muss geprüft werden, um sicherzustellen, dass sie frei von Kratzern, schwarz verzinnten Oberflächen, sonstigen Mängeln und gleichmäßigen Abnutzungsspuren ist.

Ja. MCPCBs sind für Hochleistungsanwendungen ausgelegt. Der Metallkern verfügt über eine hohe Wärmeleitfähigkeit, wodurch eine Überhitzung der Bauteile verhindert und die Leistung von Hochstromschaltungen wie Motortreibern und Stromrichtern stabilisiert wird.

Nein. Der Metallkern ist durch eine dielektrische Isolierschicht von der Leiterbahn getrennt. Tatsächlich kann die Erdung des Metallkerns als Abschirmung gegen elektromagnetische Störungen dienen und zusätzliche planare Kapazität bereitstellen, wodurch die Signalintegrität verbessert und das Rauschen in Hochgeschwindigkeitsschaltungen reduziert wird.

Ja, plattierte Durchkontaktierungen (PTH) können bei Leiterplatten mit Metallkern verwendet werden, allerdings nur in bestimmten Strukturen, wie beispielsweise bei doppelseitigen oder mehrschichtigen MCPCBs. Bei diesen Konstruktionen befindet sich der Metallkern in der Regel zwischen zwei dielektrischen Schichten, sodass die Durchkontaktierungen hindurchgeführt werden können, ohne den leitfähigen Kern zu berühren.

Wenn eine Durchkontaktierung das Metallsubstrat durchschneidet, muss vor der Kupferbeschichtung eine Isolierung aufgebracht werden, beispielsweise durch das Aufbringen einer dielektrischen Hülse, das Verfüllen mit Harz oder das Aufbringen einer Durchkontaktierungs-Isolierschicht. Dadurch werden Kurzschlüsse zwischen der beschichteten Durchkontaktierung und dem Metallkern verhindert. Die Durchmesser der Durchkontaktierungen beginnen typischerweise bei 0,2 mm, wobei die Positionstoleranzen bei etwa ±0,05 mm liegen. Die Einhaltung eines angemessenen Abstands (typischerweise ≥0,3 mm) zwischen der Durchkontaktierung und dem Metallkern ist entscheidend für die Aufrechterhaltung der elektrischen Isolation und der strukturellen Integrität.