PCB Cerámicos, FR4 y MCPCB: ¿Cuál es la Diferencia?

¿Cuál es la Diferencia Entre PCB Cerámico, FR4 y MCPCB?

Si estás usando PCB, puedes usar las placas FR4 estándar o puedes ir con una placa de circuito impreso de núcleo metálico (MCPCB). Los PCB cerámicos son un tipo de PCB de núcleo metálico que puedes preferir. Ciertamente no hay nada malo con las placas FR4, y si las has estado usando efectivamente en tu negocio, probablemente querrás continuar haciéndolo. Pero por si acaso, es una buena idea entender las distinciones entre las placas FR4 estándar y las placas de núcleo metálico.

Cuál elijas dependerá de las demandas de las aplicaciones particulares para las que usarás tus PCB. Entonces, ¿cuáles son las diversas ventajas y desventajas de placas FR4 vs. MCPCB o placas cerámicas?

FR4 vs. MCPCB

Una de las razones principales por las que evitarías FR4 vs. una placa de circuito cerámica u otra placa MCPCB tiene que ver con transferencia de calor. Los PCB cerámicos como nitruro de aluminio (AlN) y óxido de aluminio (Al2O3) son extremadamente conductivos térmicamente. El material PCB FR4 no lo es. Si estás usando tus placas en aplicaciones donde el calor es un problema real, como iluminación LED, probablemente querrás alejarte de las placas FR4 estándar hacia placas cerámicas u otros PCB de núcleo metálico, ya que las placas de núcleo metálico pueden llevar más fácilmente el exceso de calor lejos de puntos calientes que pueden finalmente dañar la placa reduciendo la vida de uniones semiconductoras.

Otros materiales PCB de núcleo metálico además de aluminio y berilio pueden incluir cobre y aleación de acero. Las aleaciones de acero proporcionan una rigidez que no obtendrás con cobre y aluminio, pero no son tan efectivas en transferencia de calor. El cobre tiene la mejor capacidad para transferir y disipar calor como parte de tus PCB, pero es algo costoso, así que compañías con presupuesto produciendo o comprando muchas PCB a menudo optarán por aluminio como una alternativa más barata pero aún altamente efectiva de disipación de calor a las placas FR4.

Placas de Circuito Impreso de Aluminio

Para la mayoría de negocios, la solución más rentable será PCB de núcleo metálico con base de aluminio. Obtienes buena rigidez y conductividad térmica a un precio más razonable. Por esta razón, si ordenas PCB de núcleo metálico y no especificas cobre, usualmente puedes esperar un núcleo de aluminio.

Cómo los PCB de Núcleo Metálico Disipan Calor

La razón por la que los PCB de núcleo metálico son mucho más efectivos disipando calor que las placas FR4 es debido a su material dieléctrico de conductividad térmica, que sirve como puente térmico desde los componentes IC a la placa metálica, conduciendo automáticamente el calor a través del núcleo a un disipador de calor. Si tienes placas FR4, debes agregar un disipador de calor tópico para transferir calor a través de la placa o creará puntos calientes potencialmente dañinos.

Otras Ventajas de MCPCB

Además de prevenir puntos calientes, las propiedades de conductividad térmica de un PCB de núcleo metálico también resultan en menos expansión térmica y, como resultado, mayor estabilidad dimensional. La expansión térmica puede causar que diferentes capas de la placa tomen diferentes formas o tamaños, afectando la integridad y funcionalidad de la placa. La protección de expansión térmica es deseable.

Dónde Usaría un PCB Cerámico o de Núcleo Metálico

Es importante entender que hay muchas circunstancias donde el uso de una placa FR4 está indicado y es perfectamente aceptable. Ciertas aplicaciones, sin embargo, llamarán para un PCB cerámico u otro de núcleo metálico para evitar poner tu producto en riesgo. Estas incluyen:

• Luces LED, especialmente focos y LEDs de alta corriente
• Autos, especialmente controladores de potencia, sistemas ópticos variables, convertidores de intercambio y reguladores de potencia para autos
• Equipo de potencia industrial
• Impresoras
• Arreglos IC
• Dispositivos de refrigeración semiconductor
• Amplificadores de audio
• Transistores de alta potencia y arreglos de transistores
• Sustratos de celdas solares
• Otras aplicaciones de potencia, como convertidores DC y reguladores

Qué Tipos de PCB de Núcleo Metálico Están Disponibles

Los PCB de núcleo metálico están disponibles como PCB de capa simple, PCB Chip-on-Board de capa simple, PCB de doble capa, PCB de doble cara y PCB multicapa. Una vez más, cuál elijas dependerá de tus necesidades personales de aplicación PCB.

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