電路設計 - 金屬芯PCB設計與製造的基礎

金屬芯PCB 在消費品中並不常見, 但他們有很多工業, 航空航太, 照明系統, 電力電子設備, 以及其他需要高可靠性的領域. 大功率系統產生大量熱量, 並且需要快速排除熱量以防止部件故障. 類似地, 低功率系統可能會暴露在高溫下, 並且需要快速排除熱量，以防止損壞 電路板 和組件.
金屬鐵芯 PCB設計 (including DFM) follows many of the same basic design rules as typical PCBs on FR4. 如果您想在上述任何領域設計新產品, 您可能需要使用金屬芯板來控制溫度. 在本文中, 我將簡要介紹 金屬芯PCB 以及計畫使用金屬芯之前需要考慮的一些重要設計點 PCB設計. 這些電路板有特殊的製造要求, 但合適的設計公司可以幫助滿足這些要求，並確保PCB可以大規模生產.
金屬芯的應用 PCB設計
金屬芯PCB 幾乎可以在任何設備運行時產生大量熱量的應用程序中找到它們的位置. 這些板材不是陶瓷的理想替代品，因為它們是一種成本較低的選擇, 它們提供更高的導熱性，以消除重要部件的熱量. 他們通常是尋找 電路板 對於散熱能力强的系統. 的一些應用 金屬芯PCB include:
LED lighting unit: usually a board with high-power LEDs is manufactured on a 金屬芯PCB. These boards provide a solid base for high-power LEDs (SMD and through-hole) while dissipating high heat into the metal core board.
動力轉換和管理：混合動力汽車, 工業設備, 基站通信設備和市政配電系統均以大功率運行. 在這些領域, 金屬芯PCBs是常見的.
太陽能設備：太陽能設備需要特別堅固，並在高溫和高直流電壓下運行/現在的. 相像的 PCB設計可在地熱設施中實施.
Military (for example, 潜水器, airplanes): 金屬芯PCB 能迅速散熱, 使電子設備遠離可能位於高熱源（如發動機或排氣系統）附近的電子設備.
在許多其他領域, 高可靠性和結構剛性也是至關重要的, 這使得金屬芯板成為一個很好的選擇. 一旦開始研究這些電路板的堆疊和佈局要求, 如何實際設計它們變得不那麼明顯了. 能否製作多層金屬芯板? 可以是雙面的嗎? 如何處理製造過程中的過孔? 這些都是與的DFM相關的重要問題 金屬芯PCBs.

DFM用於 金屬芯PCB
與其他 PCB板, 如果您想確保成功的生產運行, 您需要遵循特定的DFM指導原則. 用於金屬芯板的工藝不同於涉及玻璃編織層壓板的典型PCB堆疊工藝, 囙此，他們傾向於採用不同的DFM規則. 下圖顯示了 雙面金屬芯PCB.
請注意，堆棧可以在科技上調整為多層板, 金屬芯每側有多個電介質. 或, 您可以使電路板單面, 使金屬芯背面裸露. 設計時 金屬芯PCB, the following are the manufacturing points that need to be paid attention to:
Metal core ground
The metal backing on the PCB can work like a large ground plane or a large heat sink. 如果電路板需要使用高速/高頻電路板模塊, 將背面金屬板用作更大的接地板可以提供一些遮罩. 如果電路板上使用了電源板, 它還可以提供一些平面電容.
此外, 金屬芯可用作大型散熱器, 尤其是在暴露的情况下. 當電路板需要安裝在高熱源附近時，後一方面非常有用. 在這種情況下, 將頂部連接到標準電源時, 最好不要將背面接地. 這可防止接地回路. 這也會將熱量直接耗散到非常大的散熱器中, 有助於降低表面溫度.
Hole on single panel
The hole can be placed on the 金屬芯PCB, 作為安裝孔, 或作為雙面板上的標準通孔. 如果孔僅用於在單個面板上安裝通孔組件, 這些孔不應電鍍以防止短路. 這是通過在安裝孔中鑽孔並用非導電環氧樹脂或凝膠填充孔來實現的. 然後, 塞住孔，以便將其安裝在上層.
Hole on double-sided board
In a 雙面金屬芯PCB, 一些部件可能安裝在兩側, 需要在訊號層之間放置電鍍過孔. 預鑽孔-絕緣填料-再鑽孔-電鍍工藝，形成電鍍通孔, 囙此，在製造過程中會遇到一些困難. 此過程將花費額外的時間並導致額外的成本, 但其設計目的是防止通孔短路. 在PCB佈局中, 最好使用防焊盤訓示通孔周圍需要填充絕緣填充資料的區域. 確保調整過孔焊接掩模的尺寸以符合IPC-2221標準.
DFM is not much different from standard PCB in other aspects of 金屬芯PCB設計, 雖然沒有使用CAD工具來設計這些 電路板. 電力電子設備的前端需要遵循一些小規則, especially IPC-2221 (creep and release rules), 以及其他國防和航空航太標準