PCB de cerámica frente a FR4 frente a MCPCB

¿Cuál es la diferencia entre PCB de cerámica, FR4 y MCPCB?

Si está utilizando placas de circuito impreso, puede usar las placas FR4 estándar o puede optar por una placa de circuito impreso de núcleo metálico (MCPCB). Las placas de circuito impreso de cerámica son un tipo de PCB con núcleo de metal que puede preferir. Ciertamente, no hay nada malo con las placas FR4, y si las ha estado usando de manera efectiva en su negocio, probablemente querrá continuar haciéndolo. Pero por si acaso, es una buena idea comprender las diferencias entre las placas FR4 estándar y las placas con núcleo de metal.

El que elija dependerá de las demandas de las aplicaciones particulares para las que utilizará sus placas de circuito impreso. Entonces, ¿cuáles son las diversas ventajas y desventajas de las placas FR4 frente a MCPCB o placas cerámicas?

FR4 frente a MCPCB

Una de las principales razones por las que evitaría FR4 frente a una placa de circuito de cerámica u otra placa MCPCB tiene que ver con la transferencia de calor. Los PCB cerámicos como el nitruro de aluminio (AlN) y el óxido de aluminio (Al203) son extremadamente conductores térmicos. El material de PCB FR4 no lo es. Si está utilizando sus placas en aplicaciones donde el calor es un problema real, como la iluminación LED, probablemente querrá alejarse de las placas FR4 estándar y optar por placas de cerámica u otras placas de circuito impreso con núcleo metálico, ya que las placas con núcleo metálico pueden eliminar el exceso de calor más fácilmente. de puntos calientes que, en última instancia, pueden dañar la placa al reducir la vida útil de las uniones de semiconductores.

Otros materiales de PCB con núcleo metálico, además del aluminio y el berilio, pueden incluir aleaciones de cobre y acero. Las aleaciones de acero brindan una rigidez que no obtendrá con el cobre y el aluminio, pero no son tan efectivas en la transferencia de calor. El cobre tiene la mejor capacidad para transferir y disipar el calor como parte de sus placas de circuito impreso, pero es un poco costoso, por lo que las empresas con un presupuesto limitado que producen o compran muchas placas de circuito impreso a menudo optan por el aluminio como un calor más económico pero altamente efectivo. alternativa disipadora a las placas FR4.

Placas de circuito impreso de aluminio

Para la mayoría de las empresas, la solución más rentable serán las placas de circuito impreso de núcleo metálico con una base de aluminio. Obtiene una buena rigidez y conductividad térmica a un precio más razonable. Por esta razón, si solicita placas de circuito impreso con núcleo de metal y no especifica cobre, normalmente puede esperar un núcleo de aluminio.

Cómo disipan el calor las placas de circuito impreso con núcleo de metal

La razón por la que las placas de circuito impreso con núcleo de metal son mucho más eficaces para disipar el calor que las placas FR4 se debe a su material dieléctrico de conductividad térmica, que sirve como puente térmico entre los componentes del circuito integrado y la placa de metal, conduciendo automáticamente el calor a través del núcleo hasta un disipador de calor. . Si tiene placas FR4, debe agregar un disipador de calor tópico para transferir calor a través de la placa o creará puntos de acceso potencialmente dañinos.

Otras ventajas de los MCPCB

Además de prevenir los puntos calientes, las propiedades de conductividad térmica de una placa de circuito impreso con núcleo de metal también dan como resultado una menor expansión térmica y, como resultado, una mayor estabilidad dimensional. La expansión térmica puede hacer que diferentes capas de la placa adopten diferentes formas o tamaños, lo que afecta la integridad y la funcionalidad de la placa. Es deseable la protección contra la expansión térmica.

¿Dónde usaría una placa de circuito de cerámica o una placa de circuito impreso con núcleo de metal?

Es importante comprender que hay muchas circunstancias en las que el uso de una placa FR4 está indicado y es perfectamente aceptable. Ciertas aplicaciones, sin embargo, requerirán una PCB con núcleo de cerámica u otro metal para evitar poner en riesgo su producto. Estos incluyen:

• Luces LED, especialmente focos y LED de alta corriente
• Automóviles, en especial controladores de potencia, sistemas ópticos variables, convertidores de intercambio y reguladores de potencia para automóviles
• Equipo de energía industrial
• Impresoras
• Arreglos de circuitos integrados
• Dispositivos de refrigeración de semiconductores
• Amplificadores de audio
• Transistores de alta potencia y matrices de transistores
• Sustratos de células solares
• Otras aplicaciones de energía, como convertidores y reguladores de CC

¿Qué tipos de PCB con núcleo metálico hay disponibles?

Las placas de circuito impreso con núcleo de metal están disponibles como PCB de una sola capa, PCB de chip en placa de una sola capa, PCB de doble capa, PCB de doble cara y PCB de varias capas. Una vez más, lo que elija dependerá de sus necesidades personales de aplicación de PCB.

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