¿Qué son las PCB con núcleo metálico?
Las PCB con núcleo metálico (MCPCB) son placas de circuito impreso con una base metálica, generalmente de aluminio o cobre, para una disipación térmica eficiente. Mejoran la gestión térmica, lo que las hace ideales para aplicaciones de alta potencia y alta temperatura, como la iluminación LED y la electrónica de potencia. Las MCPCB mejoran el rendimiento y la fiabilidad al reducir la acumulación de calor.
Materiales del núcleo
Ofrecemos cobre, aluminio, compuestos de cobre y aluminio, acero inoxidable y hierro como materiales para el núcleo metálico de las placas de circuito impreso (PCB), seleccionados en función de su conductividad térmica, resistencia mecánica y compatibilidad química.
El aluminio se utiliza en aproximadamente el 85 % de las placas de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCB) debido a su rango de conductividad de 1.0 a 2.2 W/m·K y su baja densidad (2.7 g/cm³), lo que lo hace ideal para LED de PCB con núcleo metálico y diseños térmicos de uso general.
Los núcleos de cobre ofrecen una conductividad de hasta 4.0 W/m·K con una mayor resistencia a la tracción (210 MPa+) y se utilizan en placas de circuito impreso de alta potencia, como módulos inversores y subsistemas de vehículos eléctricos.
Se eligen núcleos de acero y hierro cuando se necesita mayor rigidez y resistencia a la deformación bajo carga, como en conjuntos expuestos a vibraciones.
Estructuras de capas
Fabricamos placas de circuito impreso con núcleo metálico de una, dos y varias capas mediante unión dieléctrica y laminación por presión.
Las placas de circuito impreso de una sola cara (MCPCB) constan de una capa de trazas de cobre, un dieléctrico térmicamente conductor y un núcleo metálico sólido optimizado para la evacuación vertical del calor.
Las construcciones de doble cara utilizan un dieléctrico de alta conductividad térmica (≥2 W/m·K) en ambos lados del sustrato metálico, lo que permite la conectividad de orificios pasantes metalizados (PTH) para el ensamblaje SMD de la parte superior/inferior.
Las placas de circuito impreso multicapa (MCPCB) utilizan capas apiladas de cobre y dieléctrico sobre el núcleo, con vías ciegas/enterradas, planos de tierra/alimentación y barreras de aislamiento, lo que permite la fabricación de placas de circuito impreso de alta frecuencia y módulos de RF de alta densidad.
Rango de espesor
Ofrecemos núcleos metálicos con espesores de 0.4 a 3.2 mm, según la rigidez mecánica y la masa de transferencia de calor requeridas.
El espesor de la lámina de cobre varía de 0.33 oz (12 μm) a 10 oz (350 μm), lo que permite anchos de pista desde 0.15 mm con relaciones de aspecto de hasta 10:1. Los materiales dieléctricos se aplican en capas de 50 a 125 μm utilizando sistemas de resina con o sin relleno, con una conductividad térmica de 1.0 a 15 W/m·K.
La resolución mínima de línea/espacio es de 3 mil/3 mil con una tolerancia de ancho de pista de ±10% después del grabado.
Proceso de manufactura
La fabricación comienza con la revisión del diseño para la fabricación (DFM) y la simulación de la estructura de capas, incluyendo el modelado de la trayectoria térmica y el equilibrio del coeficiente de expansión.
La creación de imágenes de circuitos utiliza exposición a fotorresina UV en salas blancas de clase ISO 7. El grabado se realiza con productos químicos alcalinos o ácidos, según el peso del cobre.
La perforación mecánica o láser permite crear vías con diámetros de hasta 0.2 mm; en el caso de las placas de circuito impreso con respaldo metálico, se aplican collares aislantes para evitar cortocircuitos.
Los acabados ENIG, OSP o HASL se aplican antes de que las pruebas de inspección óptica automatizada (AOI) del panel completo, de sonda volante y de impedancia verifiquen el rendimiento eléctrico.
Acabado superficial
Ofrecemos acabados estándar de la industria, incluidos HASL (SnPb o sin plomo), ENIG (Ni ≥120 μin, Au ≥2 μin) y OSP (ENTEK Plus HT).
Se ofrece recubrimiento selectivo para almohadillas de alto desgaste y contactos de borde bajo pedido. Todos los acabados cumplen con la normativa RoHS y con los estándares IPC-4552/4553.
Los tratamientos superficiales se seleccionan en función del método de ensamblaje final (por ejemplo, soldadura por reflujo frente a soldadura por ola), la metalización del componente y el tiempo de almacenamiento.
Soporte de diseño
Nuestro soporte de ingeniería incluye la selección del núcleo metálico y del material dieléctrico, mediante análisis de corriente, y el modelado térmico para la mitigación de puntos calientes localizados.
Revisamos todos los archivos Gerber, BOM y de apilamiento para comprobar que cumplen con las tolerancias de fabricación y sugerimos cambios de DFM, como aumentar los anillos anulares, ajustar las holguras de las almohadillas para el grabado del aluminio y evaluar la eficiencia de la disipación del calor.
Las reglas de diseño están calibradas según los estándares IPC-2221, con la opción de consultar sobre el diseño de placas de circuito impreso con núcleo metálico COB y la optimización directa de la ruta térmica.
TESTEO Y PREGUNTAS FRECUENTES
Cada placa se somete a una inspección óptica automatizada (AOI) del 100 %, pruebas eléctricas basadas en la lista de conexiones e inspección visual según la norma IPC-A-610 Clase 2 o 3.
Para las placas de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCB), añadimos la inspección por rayos X de las vías aisladas, el análisis de microsecciones de la integridad de la unión dieléctrica y la medición de la impedancia en las pistas de RF.
Las placas con vías térmicas se someten a ciclos de choque térmico (de -40 °C a +125 °C, 100 ciclos) para evaluar la fiabilidad de las uniones de soldadura y la discrepancia de expansión.
Lo que Materiales ¿Y los niveles de espesor se utilizan en los MCPB?
¿Qué tipos de placas de circuito impreso con núcleo metálico ofrece PCBAndAssembly?
PCBAndAssembly fabrica todas las configuraciones principales de PCB con núcleo metálico para dar soporte a una amplia gama de aplicaciones térmicas. Cada tipo está diseñado para cumplir con los requisitos específicos de diseño térmico, eléctrico y mecánico, desde diseños compactos de una sola cara hasta apilamientos multicapa de alta densidad con estructuras de vías avanzadas.
Placa de circuito impreso de una sola cara (MCPCB)
Esta estructura consta de cinco capas distintas: una máscara de soldadura, una capa de trazas de cobre (de 1 a 2 onzas), un dieléctrico térmicamente conductor (de 100 a 200 μm), una base metálica (generalmente aluminio) y una membrana aislante posterior opcional.
Ofrece una vía térmica directa desde el lado del componente a través del dieléctrico hasta la base metálica, lo que permite una rápida transferencia de calor. Al no tener orificios pasantes metalizados, es ideal para matrices de LED con núcleo metálico, controladores y circuitos de potencia de baja complejidad donde los componentes se montan en una sola cara.
MCPCB de doble cara
Los diseños de doble cara presentan un núcleo metálico entre dos capas de circuito de cobre, separadas por un dieléctrico de alta conductividad térmica en cada lado (de 2.0 a 3.0 W/m·K). Se utiliza un recubrimiento de orificio pasante para las interconexiones, lo que permite la tecnología de montaje superficial y de orificio pasante (SMT + THT).
Esta configuración admite diseños más densos y una mejor disipación del calor en ambos lados de la placa, lo que la hace adecuada para módulos LED, controladores de motor y sistemas de conversión de energía.
PCB multicapa
Las estructuras multicapa integran tres o más capas de cobre con un dieléctrico conductor térmico intercalado y un núcleo metálico central o incrustado. Esta estructura permite la incorporación de vías ciegas y enterradas, capas de señal internas y planos de alimentación/tierra.
Esta arquitectura admite interconexiones de alta densidad y enrutamiento de impedancia controlada para su uso en electrónica automotriz, sistemas de RF y ensamblajes de PCB industriales de alta potencia donde se requiere una gestión térmica por capas e integridad de la señal.
Si está trabajando en proyectos que incluyen sensores infrarrojos pasivos (PIR), los MCPCB ofrecen un excelente rendimiento térmico y son una opción ideal.
| Elementos del proyecto | Nuestras capacidades de PCB |
| Principales proveedores de materiales | Shengyi, Quanbao, Xintianyuan, Juding, etc. |
| Tipos de metal | Cobre, aluminio, compuesto de cobre y aluminio, acero inoxidable, hierro |
| Estructura | Monocapa, doble capa/multicapa, núcleo de cobre/aluminio, separación termoeléctrica |
| Planitud de separación termoeléctrica | No hay diferencia significativa (placas con núcleo de cobre) |
| Espesor del núcleo de cobre/aluminio | 0.4 – 3.2 mm |
| Espesor de cobre | (0.33, 0.5, 1, 2, 3, 4, 5, 6) oz, 6–10 oz requiere confirmación |
| Espesor de la capa de aislamiento | Aislamiento conductor térmico: 50, 75, 100, 125, 150 μm Otros: Láminas de unión FR4 |
| Conductividad Térmica | FR4 estándar, 1 W/m·K, 2 W/m·K, 3 W/m·K, hasta 15 W/m·K |
| Tamaño máximo de la placa terminada (sin núcleo de cobre ni separación termoeléctrica) | 22.5 ″ × 30 ″ |
| PTH | Espesor de la base de cobre ＜0.8 mm: 0.8–6.0 mm Espesor de la base de cobre 0.8–1.6 mm: 1.0–8.0 mm Espesor de la base de cobre 1.7–3.2 mm: 1.2–8.0 mm |
| Agujeros avellanados | Ángulo vertical: 90° ± 5° Broca mínima: 0.8 ± 0.15 mm, se puede ampliar si es necesario Tolerancia de profundidad: ±0.20 mm |
| Agujeros avellanados | Ángulo mínimo: 30° ± 5°, ángulo máximo: 180° Broca mínima: 0.8 ± 0.15 mm, broca máxima: 6.0 ± 0.15 mm Tolerancia de profundidad: ±0.20 mm |
¿Cómo funcionan las placas de circuito impreso con núcleo metálico? Compara ¿A placas de circuito impreso FR4?
Si bien tanto las placas MCPCB como las placas FR4 PCB sirven como sustratos básicos para ensamblajes electrónicos, su construcción, propiedades térmicas y requisitos de procesamiento difieren significativamente.
Las placas de circuito impreso con núcleo metálico utilizan una base metálica conductora y un dieléctrico térmicamente conductor, lo que permite una transferencia de calor eficiente y una rigidez mecánica, mientras que las placas FR4 se basan en fibra de vidrio tejida y resina epoxi, lo que ofrece una mayor flexibilidad en el grosor y el diseño, pero un rendimiento térmico limitado.
| Aspecto | PCB de núcleo metálico | PCB FR4 |
| Conductividad Térmica | Alto (1.0 W a 4.0 W) | Bajo (~0.3W) |
| Agujeros pasantes chapados | No disponible para placas de circuito impreso con núcleo metálico de una sola capa. | Disponible en todas las placas de circuito impreso. |
| Máscara para soldar | Solo color blanco, normalmente en la parte superior. | Varios colores, disponibles en ambos lados. |
| Proceso de mecanizado | Requiere hojas de sierra con recubrimiento de diamante para el corte en V. | Procesos de mecanizado estándar |
| Alivio Térmico | Utiliza un núcleo metálico para la transferencia de calor, no requiere vías | Requiere vías y procesos adicionales |
| Variaciones de espesor | Variaciones limitadas | Amplia gama de opciones de grosor |
Las placas de circuito impreso con núcleo metálico (MCPCB) son adecuadas para aplicaciones de alta temperatura y alta potencia, donde controlar la acumulación de calor y mantener condiciones de funcionamiento estables es importante para un funcionamiento fiable.
