PCB de núcleo metálico: Diseño, materiales y aplicaciones de alta temperatura

6 de diciembre de 2021

La creciente demanda de fabricación de PCB se atribuye a avances en electrónica, automatización, auge de electrodomésticos y dispositivos de consumo, dispositivos electromecánicos, etc. Todos estos segmentos tienen requisitos distintos en materiales, sustratos, número de capas, etc. Algunas aplicaciones requieren PCB aptas para entornos de alta temperatura, donde se usan PCB de núcleo metálico. Estas ofrecen muchas ventajas frente a FR4 u otros materiales poliméricos como base. Los PCB de núcleo metálico tienen metales conductores como aluminio y cobre como material base. Este artículo detalla los PCB de núcleo metálico, sus beneficios y más.

PCB de núcleo metálico en detalle

También llamados PCB térmicos, PCB revestidos térmicamente o sustratos metálicos aislados, y con razón: distribuyen el calor casi uniformemente en ambas direcciones del núcleo y a través de todas las capas superiores e inferiores, protegiendo la placa y componentes de daños. Están compuestos por lámina de cobre, placas metálicas y capas aislantes térmicas. Además, tienen máscara de soldadura, capa de circuito, capa dieléctrica y capa de núcleo metálico que actúa como disipador de calor. Mientras el sobrecalentamiento es un problema en la mayoría de componentes eléctricos, solucionado habitualmente con ventiladores de refrigeración, en los PCB de núcleo metálico no es necesario, ya que la disipación ocurre por enfriamiento conductivo: el calor se transfiere uniformemente de zona caliente a zona fría. El aluminio es el material de núcleo más común por su buena tasa de disipación, siendo resistente y ligero. El cobre también es buena opción pero es más pesado y caro, y su fabricación es más compleja. Un PCB de núcleo metálico típico se divide en 3 capas:

• Capa de lámina de cobre
• Capa dieléctrica fina para conductividad térmica
• Capa gruesa de núcleo de cobre o aluminio

Es común usar tecnología de montaje superficial (SMT) en lugar de orificios pasantes para PCB metálicos, ya que el núcleo conductor conlleva riesgo de cortocircuitos en montaje con orificios metalizados, especialmente en aplicaciones eléctricas como LEDs.

Beneficios de los PCB de núcleo metálico

En aplicaciones de alta temperatura, el calor creciente puede elevar la temperatura de las placas y componentes, especialmente si son de FR4 o plásticos similares, limitando la disipación al disipador disponible. Esto puede causar mal funcionamiento o daño. Los PCB de núcleo metálico se usan en estos casos porque los metales llevan el calor hacia el disipador y evitan el sobrecalentamiento. Beneficios:

• Los metales son buenos conductores de calor y electricidad, facilitando transferencia térmica rápida.
• Los núcleos metálicos se graban en las placas, manteniendo el calor lejos de componentes y cableado central.
• Metales como aluminio y cobre son duraderos, seguros, longevos y no tienen problemas de toxicidad como el plomo.
• Resistentes a vibraciones, protegen componentes de desprendimiento, especialmente en aplicaciones de alta vibración.
• Ofrecen mejor estabilidad estructural, dimensional y resistencia a la placa.
• Reciclables; el aluminio es más ligero que la mayoría de epoxis y FR4.

Si tiene una aplicación exigente y de alta temperatura donde instalar un ensamblaje de PCB en un equipo o sistema integrado, optar por PCB de núcleo metálico es una decisión acertada. Aplica especialmente si es OEM de sistemas de iluminación LED, donde estos PCB tienen gran aplicación. Asegúrese de asociarse con un fabricante y proveedor de servicios de PCB confiable y experimentado que entienda sus requisitos y personalice accordingly. Creative Hi-Tech es un fabricante y proveedor de servicios de ensamblaje de PCB conocido, especializado en diseños y ensamblajes personalizados. Ofrecen PCB de núcleo metálico para aplicaciones exigentes.

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