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金属芯PCB的结构,设计要点及注意事项

金属芯PCB在消费产品中不是很常见,但在工业,航空航天,照明系统,电力电子以及其他要求高可靠性的领域中,它们比比皆是。大功率系统会产生大量热量,因此需要快速清除热量以防止组件故障。同样,低功率系统可能会暴露在高热量下,并且需要快速散热,以防止损坏电路板和组件。金属芯PCB设计(包括DFM)遵循许多与FR4上的典型PCB相同的基本设计规则。如果要在上述任何区域中设计新产品,则可能需要使用金属芯板来控制温度。在本文中,我将简要介绍金属芯PCB的结构以及在计划使用金属芯PCB设计之前要考虑的一些重要设计要点。这些板具有特殊的制造要求,但是合适的设计公司可以帮助满足这些要求,并确保可以批量生产PCB。金属芯PCB设计的应用金属芯PCB几乎可以在设备运行时会产生大量热量的任何应用中找到自己的位置。这些板不是陶瓷的理想替代品,因为它们是成本较低的选择,并且它们提供较高的热导率以从重要部件中去除热量。当寻找具有强大散热能力的系统的电路板时,它们通常是一个起点。金属芯PCB的一些应用包括:lLED照明单元:具有大功率LED的板通常在金属芯PCB上制造。这些板为大功率LED(SMD和通孔)提供了坚实的基础,同时又将大量热量散发到金属芯板上。 l功率转换和管理:混合动力汽车,工业设备,基站电信设备和市政配电系统均以高功率运行。在这些领域中,金属芯PCB很常见。 l太阳能设备:太阳能设备必须特别坚固,并在高温和高直流电压/电流下运行。可以在地热设施中实施类似的PCB设计。 l军事用途(例如,潜水器,飞机):金属芯PCB可以快速散热,使电子设备远离可能位于高温源(如发动机或排气系统)附近的电子设备。在许多其他领域,高可靠性和结构刚度也至关重要,这使得金属芯板成为绝佳的选择。一旦开始研究这些板的堆叠和布局要求,如何实际设计它们就变得不那么明显了。可以制造多层金属芯板吗?可以双面吗?在制造过程中如何处理过孔?这些都是与金属芯PCB的DFM相关的重要问题。金属芯PCB的DFM与其他PCB相同。如果要确保成功的制造操作,则需要遵循特定的DFM准则。金属芯板所用的工艺与涉及玻璃编织层压板的典型PCB堆叠工艺不同,因此它们倾向于采用不同的DFM规则。下图显示了双面金属芯PCB的典型堆叠。请注意,从技术上讲,该堆栈可以用作多层板,其中金属芯的每一侧都有多个电介质。或者,您可以使电路板为单面,而使金属芯的背面暴露在外。设计金属芯PCB时,需要注意以下制造要点:金属芯接地PCB上的金属衬板可以像大型接地层或大型散热器一样工作。如果该板要求使用高速/高频电路块,则将背面金属板用作较大的接地层可以提供一定的屏蔽。如果板上使用电源平面,则它还可以提供一些平面电容。此外,金属芯可用作大型散热器,特别是在裸露的情况下。当需要将板安装在高热源附近时,后一个方面非常有用。在这种情况下,将顶部连接到标准电源时,最好不要将背面接地。这样可以防止接地环路。这还将热量直接散发到非常大的散热器中,这有助于降低表面温度。可以将单面板上的孔放置在金属芯PCB上,既可以作为安装孔,也可以作为双面板上的标准通孔放置。如果仅将孔用于在单个面板上安装通孔组件,则不应电镀这些孔以防止短路。这是通过在安装孔中钻孔并用非导电环氧树脂或凝胶填充孔来完成的。然后,插入孔,以便可以将其安装在上层。双面板上的孔位于双面金属芯PCB中。某些组件可能会安装在两侧,并且需要放置电镀通孔