Conception électronique - Base pour la conception et la fabrication de PCB à noyau métallique

Les PCB à noyau métallique ne sont pas courants dans les produits de consommation, mais sont abondants dans l'industrie, l'aérospatiale, les systèmes d'éclairage, l'électronique de puissance et d'autres domaines nécessitant une grande fiabilité. Les systèmes à haute puissance génèrent beaucoup de chaleur et doivent être rapidement éliminés pour éviter les défaillances des composants. De même, les systèmes à faible consommation d'énergie peuvent être exposés à des températures élevées et nécessitent une évacuation rapide de la chaleur pour éviter d'endommager la carte et les composants. La conception de PCB à noyau métallique, y compris DFM, suit bon nombre des mêmes règles de conception de base que les PCB typiques sur fr4. Si vous souhaitez concevoir un nouveau produit dans l'un des domaines ci - dessus, vous devrez peut - être utiliser une plaque de noyau métallique pour contrôler la température. Dans cet article, je vais passer brièvement en revue la structure des PCB à noyau métallique et certains points de conception importants à considérer avant de planifier une conception de PCB à noyau métallique. Ces cartes ont des exigences de fabrication spéciales, mais une société de conception appropriée peut aider à répondre à ces exigences et s'assurer que les PCB peuvent être produits en série. Applications pour la conception de PCB à noyau métallique les PCB à noyau métallique peuvent trouver leur place dans les applications qui génèrent beaucoup de chaleur lorsque pratiquement n'importe quel appareil est en fonctionnement. Ces plaques ne sont pas une alternative idéale à la céramique, car elles sont une option moins coûteuse et offrent une conductivité thermique plus élevée pour éliminer la chaleur des composants importants. Ils sont souvent le point de départ pour trouver une carte de circuit imprimé pour un système avec une forte capacité de dissipation de chaleur. Certaines applications de PCB à noyau métallique comprennent: unités d'éclairage LED: les plaques avec des LED de haute puissance sont généralement fabriquées sur des PCB à noyau métallique. Ces plaques fournissent une base solide pour les LED de haute puissance (SMD et via) Tout en dissipant une chaleur élevée dans une plaque de base métallique. Conversion et gestion de la puissance: les voitures hybrides, les équipements industriels, les équipements de télécommunication des stations de base et les systèmes de distribution municipaux fonctionnent tous à haute puissance. Dans ces domaines, les PCB à âme métallique sont courants. Équipement solaire: les équipements solaires doivent être particulièrement robustes et fonctionner à haute température et à haute tension / courant continu. Des conceptions de PCB similaires peuvent également être mises en œuvre dans des installations géothermiques.militaires (par exemple, submersibles, avions): les PCB à noyau métallique dissipent rapidement la chaleur, éloignant l'électronique des appareils électroniques situés à proximité de sources de chaleur élevées telles que les moteurs ou les systèmes d'échappement.dans de nombreux autres domaines, une grande fiabilité et une rigidité structurelle sont également essentielles, Cela fait de la plaque de noyau métallique un excellent choix. Une fois que vous avez commencé à étudier les exigences d'empilement et de mise en page de ces plaques, il est moins évident de savoir comment les concevoir. Est - il possible de faire un panneau de noyau métallique multicouche? Peut - il être double face? Comment les trous de passage sont - ils traités pendant la fabrication? Ce sont des questions importantes liées à DFM pour Metal Core PCB.

Le DFM est utilisé pour les PCBA à âme métallique et d'autres cartes PCB, et vous devez suivre les directives DFM spécifiques si vous souhaitez assurer un fonctionnement de fabrication réussi. Les processus utilisés pour les panneaux à âme métallique sont différents des processus d'empilement de PCB typiques impliquant des stratifiés tissés de verre, de sorte qu'ils ont tendance à adopter des règles DFM différentes. L'image ci - dessous montre un empilement typique d'un PCB à âme métallique double face. Notez que cet empilement peut techniquement être adapté à des plaques multicouches dans lesquelles il y a plusieurs diélectriques de chaque côté de l'âme métallique. Alternativement, vous pouvez faire la carte d'un côté et laisser l'arrière du noyau métallique exposé. Lors de la conception d'un PCB à noyau métallique, voici les points de fabrication à surveiller: le support métallique sur le PCB à noyau métallique peut fonctionner comme un grand plan de masse ou un grand radiateur. Si la carte nécessite l'utilisation de modules de carte haute vitesse / haute fréquence, l'utilisation d'une plaque métallique arrière comme plan de masse plus grand peut fournir un certain blindage. Si le plan d'alimentation est utilisé sur la carte, il peut également fournir une certaine capacité plane.en outre, le noyau métallique peut être utilisé comme un grand radiateur, en particulier en cas d'exposition. Ce dernier aspect est très utile lorsque la plaque doit être installée à proximité d'une source de chaleur élevée. Dans ce cas, il est préférable de ne pas mettre l'arrière à la terre lorsque vous connectez le haut à une alimentation standard. Cela empêche les boucles de mise à la terre. Cela dissipe également la chaleur directement dans les très grands radiateurs, ce qui contribue à réduire la température de surface.trous sur une plaque unique ce trou peut être placé sur un PCB à noyau métallique comme trou de montage ou comme trou traversant standard sur une plaque double face. Si les trous ne sont utilisés que pour le montage de composants traversants sur un seul panneau, ces trous ne doivent pas être plaqués pour éviter les courts - circuits. Ceci est fait en perçant des trous dans les trous de montage et en remplissant les trous avec une résine époxy ou un gel non conducteur. Ensuite, les trous sont bouchés de sorte qu'ils peuvent être montés sur la couche supérieure.les trous sur le panneau double face sont dans un PCB à âme métallique double face, certains composants peuvent être montés des deux côtés et des trous plaqués doivent être placés entre les couches de signal. Le processus de pré - perçage - Remplissage isolant - re - perçage - placage forme un trou traversant de placage, de sorte que certaines difficultés peuvent être rencontrées dans le processus de fabrication. Le processus prendra du temps supplémentaire et entraînera des coûts supplémentaires, mais il est conçu pour éviter les courts - circuits dans les vias. Dans une disposition de PCB, il est préférable d'utiliser des plots anti - soudure pour indiquer les zones autour du trou de surposition qui doivent être remplies de matériau de remplissage isolant. Assurez - vous d'ajuster la taille du masque de soudure à travers les trous pour se conformer à la norme IPC - 2221. DFM ne diffère pas beaucoup des PCB standard dans d'autres aspects de la conception de PCB à noyau métallique, bien que les outils de Cao ne soient pas utilisés pour concevoir ces cartes. L'extrémité avant de l'électronique de puissance doit suivre quelques petites règles, en particulier IPC - 2221 (fluage and Release Rules), ainsi que d'autres normes pour la défense et l'aérospatiale.