PCB 블로그 - 금속 코어 PCB 이해

금속심 pcb는 두께가 비슷한 금속판으로 에폭시유리천판을 대체하여 특수처리를 거쳐 금회화판 량측의 도체회로를 서로 련결시키고 금속부분과 고도로 절연시킨다.금속 코어 인쇄판의 장점은 발열성과 좋은 사이즈 안정성인데, 이는 알루미늄, 철 등 자성 재료가 차단 작용을 해 상호 간섭을 방지할 수 있기 때문이다.

금속 코어 PCB의 레이아웃 및 구조

금속심 인쇄판은 금속판을 인쇄판 매체층에 끼워 넣는 구조로 그 구조가 다양할 수 있다.일반적으로 세 가지 구조가 있다: (1) 금속 코어 배치의 대칭 구조;(2) 배치의 비대칭 구조;(3) 레이아웃의 로컬 구조.

대칭 구조의 금속 코어 레이아웃에서 말하는"대칭"은 인쇄 회로 기판 양쪽에 금속 코어가 묻힌 구조나 매체의 두께가 같다는 것을 말한다.

고밀도와 고주파 PCB에서는 발열과 온도 상승이 어느 정도 있기 때문에 금속 코어에 묻힌 층수와 구조가 다를 수 있다.대부분의 매입식 금속 코어는 다중 레이어 PCB에 있기 때문에 다중 레이어 대칭 금속 코어 PCB와 단일 레이어 금속 코어 PCB가 있습니다.

참고: 여기의"대칭"이라는 단어는 PCB 내에서 더 균형 잡힌 전열을 실현하는 구조를 말합니다!

대칭 매입식 금속 코어 구조는 그림 1과 같이 금속 코어를 이중 패널에 끼우거나 금속 코어를 사용하여 동판을 덮어 형성됩니다.이러한 구조의 사용은 높은 열전도성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 더 중요한 것은 변형이 작고, 평평도가 좋고, 신뢰성이 높은 장점을 가지고 있으며, 고출력 부품과 고밀도 장소의 설치 또는 배치에 매우 유리하다!

대칭 매설 금속심 구조의 다층판의 열전도성은 다층 인쇄회로기판 내부의 온도 상승이나 발열 정도가 매우 높을 때 각 지방의 온도 상승 정도가 같거나 차이가 크지 않거나 고밀도, 고주파와 고출력의 장소로 인해 PCB 전체의 온도 상승은 균형적이며 대칭 매설 금속심 구조를 사용할 수 있으며 이러한 구조는 각각 다르다.

다층 인쇄회로기판에서는 고밀도 또는 고주파 배치가 더욱 합리적이고 균일하며 전체 열량은 매우 높지만 전체 PCB 전매질층 내의 고온 정도는 같거나 거의 같다.이런 상황과 조건에서는 다층대칭열전도 (금속심) 구조를 채용하여 열량의 균형전도에 유리하고 PCB 각 부위의 온도정도를 더욱 일치시키고 온도차를 비교적 작게 하여 PCB 각지의 열내응력을 일치시켜야 한다.또한 온도 차가 적고 PCB 전체 변형 차이가 적기 때문에 PCB 전체 변형 정도를 일치시킬 수 있다.발열이 균일하고 변형이 적기 때문에 고장률을 낮추고 신뢰성과 수명을 높이는 데 도움이 된다!그림 2는 두 겹의 대칭 금속 코어가 묻힌 네 겹의 인쇄 회로 기판, 즉 L1과 L2, L3과 L4 사이에 금속 패널을 연결하여 네 겹의 금속 코어 인쇄 회로 기판의 대칭 구조를 형성하는 것을 보여줍니다. 이 구조는 PCB 내부 열의 균형 전도를 보장하고 PCB 내부 각 부분의 온도를 상대적으로 일치시킬 수 있으며 온도도 낮출 수 있고 변형도 작은 요구를 충족시킬 수 있습니다.만약 인쇄회로기판 내의 온도차가 여전히 매우 크다면 (특히 L2와 L3 사이의 온도가 매우 높다.) L2와 L3 사이에 금속심판을 첨가하여 이 문제를 해결하고 3층의 금속심구조를 가진 4층판을 형성할수 있다.온도 및 변형을 낮추는 요구 사항을 충족하지 못하면 L2와 L3 금속 패널 사이에 두께 (예: 1.25배, 1.5배, 2배 등) 를 추가하여 해결하십시오!PCB의 고밀도와 고주파가 그리 높지 않을 때, 또는 PCB 내부의 온도 상승 정도가 그리 높지 않지만, 반드시 금속 코어를 사용하여 열을 줄여야 할 때, 한 층의 금속 코어를 사용하여 목적을 달성할 수 있다.그림 1에서 두 번째 층 (L2) 과 세 번째 층 (L3) 사이에만 금속 코어를 묻을 수 있습니다. 묻힌 금속이 PCB 구조의 중심에 있기 때문에 균형 대칭의 열전도 효과를 실현할 수 있습니다!

유추를 통해 양호한 열전도성과 작은 변형을 가진 각종 유형의 인쇄층 압판은 6층판, 8층판 등에 설치할 수 있으며 열전도 금속심 구조를 가지고 있다.

비대칭 매립 금속 코어 인쇄층 압판은 밀도가 높고 주파수가 높으며 소자 출력이 높은 원인으로 PCB의 각 곳에 배치하는 것이 다르거나 차이가 크면 PCB의 각 구역의 온도 상승 차이가 커서 PCB의 각 지방이 서로 다른 사이즈의 팽창과 수축, 변형 상태와 내응력 등 방면에서 성능과 신뢰성에 영향을 미치게 된다.그러나 PCB 천의 다른 위치에 묻힌 금속 코어 (슬라이스, 블록 등) 를 열전도하여 국부적인 고온을 향상시켜 PCB의 전체 온도를 일치시키거나 PCB의 온도차를 기본적으로 동일하게 할 수 있어 PCB의 성능과 신뢰성을 현저하게 향상시킬 수 있다!

PCB가 한쪽에 묻힌 금속 코어 구조는 PCB의 측면 (그림 2와 같이 L1과 L2는 고밀도, 고주파 또는 고출력의 부품 레이아웃을 가지고 있기 때문에 L1과 L2 사이, L2와 L3 사이에는 고열 문제가 발생하지만 L3과 L4 사이에는 고밀도와 고주파 레이아웃이 아니기 때문에) 고열 현상이 발생하지 않기 때문에 L3과 L4 사이의 금속 구조에 열전도도를 묻지 않을 수 있습니다.따라서 비대칭적으로 금속 코어에 묻힌 인쇄 회로 기판이 형성됩니다.

PCB 국부 매립 금속 코어 구조는 PCB 보드 내부의 한 층 또는 일부 표층 (국부) 이 매우 높은 밀도를 가지고 있기 때문에 고주파 또는 표면에 고출력 부품이 설치되어 있으며, 이는 종종 국부 고열 현상의 발생을 초래할 수 있기 때문에 국부 매립 PCB의 금속판 (블록, 기둥) 에서 가속 전열을 가하고 국부 온도를 낮추어 PCB의 전체 온도 상승을 거의 동일하게 한다!PCB가 안전하고 신뢰할 수 있으며 수명을 다할 수 있도록 하는 것이 목표입니다!

결론적으로, PCB의 열 분포와 금속 코어에 묻힌 구조적 특성에 따라 대칭, 비대칭, 국부 배치의 구조를 사용하기로 결정했다.

금속 코어 PCB의 장점:

대부분의 경우 LED는 보드에 설치된 다른 구성 요소와 같습니다.전원을 켜고 끄는 녹색 및 빨간색 표시등과 같은 몇 개의 LED만 있다면 PCB를 배치할 때도 특별한 것이 없습니다.그러나 LED 또는 긴 어레이의 LED를 장시간 켤 수 있는 조명 솔루션이 있습니다.이러한 장치의 냉각 상태를 유지하여 조기 장애 또는 보안 위험을 방지하는 것이 주요 문제가 될 수 있습니다.또한 효율적인 냉각을 위해서는 일관된 광 출력이 필요합니다.표준 FR4 유형에서 MCPCB 클래스 알루미늄 PCB로 PCB를 변환하는 것은 바람직한 선택입니다.tem에서 실행되는 설계의 신뢰성을 높이기 위해 특수 설계도의 기판을 사용합니다.

온도가 정상치보다 높다.기판은 각종 부품의 설치표면으로 엄격히 사용되지 않고 열운행부품에서 오는 열을 주동적으로 흡수하여 열을 효과적으로 안전하게 회로판의 관련 층으로 발산한다.MCPCB는 LED가 많은 PCB를 냉각하는 우수한 솔루션으로 입증되었습니다.표준 에폭시 유리판과 그것들 사이의 차이를 이해하는 것이 매우 중요하다.

금속 코어 PCB의 용도:

LED 조명: MCPCB는 일반적으로 많은 열을 발생시키는 응용프로그램에 적용되며 기존 팬은 열을 효과적으로 제거할 수 없습니다.우리는 LED 기술에서 MCPCB를 자주 발견한다. 왜냐하면 그들은 우리가 일정한 조명량에 필요한 LED의 수량을 줄이고 발생하는 열을 줄일수 있기때문이다.

자동차: 자동차 전원 조절기, 점화 스위치, 스위치 변환기, 가변 광학 부품 등은 모두 금속 PCB를 사용한다.전원 장치: 전원 변환기, 스위치 안정기, 고밀도 전원 변환.

군사 및 항공 우주: 군사 및 항공 응용 프로그램의 PCB는 극한의 온도, 열 순환 및 수분을 견딜 수 있어야합니다.또한 잦은 기계적 충격을 견뎌야 합니다.따라서 이러한 서비스 요구 사항을 충족하고 구조적 무결성을 향상시키기 위해 MCPCB를 사용합니다.그것들의 높은 열전도성은 이 판의 온도 분포를 균일하게 보장한다.따라서 핫스폿이 소스 컴포넌트 근처에서 형성되는 것을 방지하기 위해 열 순환을 더 잘 견딜 수 있습니다.

금속 코어 PCB

금속 코어 PCB 및 표준 PCB 비교:

열전도 계수: 표준 PCB의 열전도 계수는 일반적으로 약 0.3W로 낮지만 MCPCB의 열전도 계수는 1-2W 범위로 높습니다.

구멍 뚫기: 표준 PCB에서는 일반적으로 구멍 뚫기가 필요하지만 MCPCB에서는 필요하지 않을 수 있습니다.

발열량: 표준 PCB의 발열량은 일반적으로 구멍을 뚫어야 하므로 더 긴 드릴링 주기와 추가 프로세스가 발생합니다.그러나 MCPCB는 금속 코어가 열을 효과적으로 방출하기 때문에 드릴링, 도금 또는 퇴적 프로세스가 필요하지 않습니다.

용접 방지 레이어: 표준 PCB의 용접 방지 레이어는 일반적으로 검은색, 녹색, 파란색, 빨간색과 같은 어두운 색상입니다. 따라서 표준 PCB의 상단과 하단에 용접 방지 레이어가 적용됩니다.이에 비해 MCPCB에서는 상단에만 용접재 마스크가 칠해져 있으며 보통 흰색이다.

두께: 레이어 스택과 다양한 재료 조합으로 인해 표준 PCB의 두께 범위가 넓습니다.그러나 사용 가능한 전매질 두께와 후면판 두께 때문에 MCPCB의 두께 변화는 일반적으로 제한적입니다.

제조 공정: 표준 PCB는 케이블 연결, 구멍 도금, 드릴링 및 V-자국과 같은 전통적인 제조 공정을 사용합니다. 그러나 금속을 절단하려면 날카로운 도구가 필요하기 때문에 MCPCB에 V-자국을 내기 위해 금강석 코팅 톱이 필요합니다.

PCB 제조업체가 고려해야 할 사항:

MCPCB 제조에는 일부 처리 고려 요소가 있지만, 재료의 작동 원리를 이해하고 설계를 단일 계층 SMT 유형으로 유지하기만 하면, 회로 기판을 설계하는 것은 다른 단일 칩보드, 다중 계층 PCB를 설계하는 것과 큰 차이가 없어야 한다.설계를 단일 레이어로 라우팅할 수 없는 경우 다른 MCPCB 구성도 이 문서의 범위를 벗어나지만 가능합니다.이러한 작업에는 다음이 포함됩니다.

내부에 알루미늄이 있는 2층 PTH 보드(단락 없는 도금 구멍을 생성하려면 고가의 사전 드릴링 / 채우기 절연 / 재드릴링 단계가 필요함).

A2 이상의 레이어는 표준 PCB 공정에 따라 제조되지만 FR4 대신 열 매개 전기 재료를 사용하고 금속 백보드를 바닥에 눌러 열 전달을 합니다.

MCPCB는 여러 LED의 냉각을 최우선으로 고려하도록 설계되었을 때 좋은 솔루션이 될 수 있습니다.그들은 가정, 직장 및 차량을 포함한 다양한 조명 응용 프로그램에서 점점 더 흔해지고 있습니다.일부 설계 제한에도 불구하고 제조 공정은 대부분의 다른 PCB와 다르며 약간 간단합니다.

다음은 메탈 코어 PCB에 대한 설명입니다.