Алюминиевая плата или плата на металлическом основании несёт схему на теплопроводящем диэлектрике, соединённом с металлической базой. Тепловой путь идёт прямо вниз через основание, а не в сторону через медь, именно поэтому её выбирают для освещения, силовой электроники и приводов: сама плата является радиатором.
Зачем металлическое основание вместо FR-4
- Тепловой путь — тепло расходится через основание под каждым горячим компонентом, поэтому площадки LED, MOSFET и шунтов не требуют отдельного алюминиевого радиатора, прикрученного снизу.
- Механическая жёсткость — металлическое ядро сопротивляется изгибу на длинных и тонких формах, где FR-4 потребовал бы усилителей.
- Токостойкость — медь от 18 до 240 µm несёт нагрузку драйвера или силового каскада без расширения топологии.
- Стабильность размеров — коробление и скручивание остаются ниже 0,5 мм во всём диапазоне от 5 × 5 мм до 1900 × 480 мм.
Какие конструкции здесь делаются
Односторонние MCPCB с пробивным или фрезерованным контуром, двухсторонние и двух- и четырёхслойные платы на металлическом основании, COB MCPCB для светодиодных матриц chip-on-board и платы на медном основании там, где алюминия не хватает по теплопроводности. Секции драйвера и управления, которым нужна большая плотность, делаются на FR-4 до 38 слоёв и выпускаются в том же заказе, что и металлическая часть.
Когда плата на металлическом основании уместна
Металлическое основание оправдано, когда тепло распределено по площади и плату можно прикрутить к металлическому корпусу: светодиодные матрицы, каскады драйверов и силовые секции приводов. Оно не нужно, когда плотность заключена в трассировке, а не в тепле: мелкошаговая плата управления с одним горячим стабилизатором относится на FR-4 с полем тепловых переходов, и только участок, куда приходит ток, нуждается в металлическом ядре, а остальная площадь остаётся на обычном стеклотекстолите.
Три типа основания различаются тепловым запасом и стоимостью: стандартный алюминий закрывает большую часть светотехники, плата на медном основании применяется там, где алюминий не отводит тепло с малой площади, а COB MCPCB — где кристалл приклеен к плате напрямую, а не напаян корпусом. Когда напряжение должен держать сам диэлектрик, на смену более толстому металлическому ядру приходит керамическая подложка.
Что держит процесс
Минимальная ширина проводника и зазор — 0,1 мм при допуске положения отверстия ±0,075 мм, поэтому шаг LED и подключение к остальному светильнику фиксируются до панелизации. Сверлёные отверстия начинаются с 0,2 мм, пробивные — с 1,0 мм, а квадратные пазы от 0,8 × 0,8 мм пробиваются в том же проходе, что и контур. Медь в стенках отверстия — 18–40 µm, шелкография и маркировка компонентов держатся в ±0,075 мм, минимальный символ маркировки — 0,15 мм.
Где плата на металлическом основании отказывает в работе
Большинство возвратов таких плат из эксплуатации сводится к четырём точкам, и каждая решается на чертеже, а не на линии:
- Пробой диэлектрика по краю площадки — поле концентрируется там, где заканчивается площадка, поэтому геометрию площадки и параметры диэлектрика выбирают вместе с рабочим током, а не с весом меди.
- Трещины маски рядом с V-cut — разделение панели нагружает маску у канавки, поэтому линия разлома держится в стороне от края площадки и от перехода маски.
- Коробление после зажима в корпусе — панель, вышедшая из пресса плоской, может выгнуться, когда её зажимает корпус; коробление удерживается ниже 0,5 мм, а контур фрезеруется или пробивается по чертежу.
- Непропай под корпусом разъёма — металлическое основание забирает тепло оплавления, поэтому профиль настраивают под эту тепловую массу, а такие соединения читают на рентгене и подтверждают на срезе.
Монтаж и контроль
Катушки LED, разъёмы и клеммы ставятся на четырёх линиях SMT с шестью миллионами компонентов в день и трёх линиях DIP на 1,6 млн выводов в день, при профилях оплавления, настроенных под большую тепловую массу панели на металлическом основании. Рентгеновский контроль закрывает соединения под корпусами разъёмов, а кабельные сборки, жгуты и сборка блоков идут на том же заводе, поэтому готовый светильник или силовой блок может уйти собранным изделием. Светотехнические программы подробнее описаны на странице светодиодного освещения, а автомобильные платы на металлическом основании — на странице автомобильных плат.
Как получить смету
Отправьте комплект Gerber с типом основания, толщиной платы, весом меди, покрытием и количеством — а для светотехники ещё тип LED и рабочий ток. Прототипы возвращаются за 1–3 дня, средняя серия — за 4–10 дней; страница возможностей перечисляет технологические пределы, на которых строится смета, а сертификаты — на странице сертификатов.
Когда панели на металлическом основании идут дальше в монтаж, страница монтаж печатных плат в Китае описывает SMT, выводной монтаж, закупку и сборку блоков на том же заводе в Шэньчжэне.
