Bo mạch nhôm hoặc metal-core mang mạch trên một lớp điện môi dẫn nhiệt dán vào nền kim loại. Đường nhiệt đi thẳng xuống qua nền thay vì lan ngang qua đồng, đó là lý do thiết kế chiếu sáng, nguồn và truyền động động cơ dùng loại này: bản thân bo mạch chính là tản nhiệt.
Vì sao dùng nền kim loại thay vì FR-4
- Đường nhiệt — nhiệt lan qua nền bên dưới mọi linh kiện nóng, nên pad LED, MOSFET và điện trở shunt không cần thêm một tản nhiệt nhôm bắt ốc phía dưới.
- Độ cứng cơ học — lõi kim loại chống cong ở các hình dạng dài và mỏng, nơi FR-4 sẽ phải thêm tấm gia cường.
- Khả năng mang dòng — đồng từ 18 µm đến 240 µm mang tải của một tầng driver hoặc tầng nguồn mà không phải mở rộng layout.
- Ổn định kích thước — độ cong và xoắn giữ dưới 0,5 mm trong toàn dải kích thước từ 5 × 5 mm đến 1900 × 480 mm.
Các kết cấu sản xuất tại đây
MCPCB một mặt với đường bao dập hoặc phay, bo mạch metal-core hai mặt và 2 đến 4 lớp, COB MCPCB cho mảng LED chip-on-board, và bo mạch nền đồng khi nhôm không đủ dẫn nhiệt. Phần driver và điều khiển cần mật độ cao hơn được làm trên FR-4 đến 38 lớp và sản xuất trong cùng đơn hàng với phần metal-core.
Khi nào bo mạch metal-core là lựa chọn đúng
Nền kim loại xứng đáng khi nhiệt trải trên một bề mặt và bo mạch có thể bắt vít vào vỏ kim loại: mảng LED, tầng driver và phần nguồn của truyền động động cơ. Nó không phù hợp khi mật độ nằm ở đường mạch chứ không ở nhiệt: một bo mạch điều khiển bước chân mịn với một bộ ổn áp nóng duy nhất nên làm trên FR-4 có mảng via nhiệt, và chỉ vùng dòng điện đi vào mới cần lõi kim loại.
Ba loại nền khác nhau ở phần dự phòng nhiệt: nhôm tiêu chuẩn phủ phần lớn công việc chiếu sáng, bo mạch nền đồng dùng khi nhôm không kéo được nhiệt ra khỏi diện tích nhỏ, và COB MCPCB khi die được gắn trực tiếp lên bo mạch thay vì được reflow như một vỏ linh kiện. Khi chính lớp điện môi phải chịu điện áp, đế gốm sẽ thay cho lõi kim loại dày hơn.
Giới hạn công nghệ
Đường mạch và khoảng cách tối thiểu 0,1 mm với dung sai vị trí lỗ ±0,075 mm, nên bước chân LED và điểm nối với phần còn lại của thiết bị được chốt trước khi ghép panel. Lỗ khoan bắt đầu từ 0,2 mm, lỗ dập từ 1,0 mm, và rãnh vuông từ 0,8 × 0,8 mm được dập trong cùng lượt với đường bao. Đồng thành lỗ 18–40 µm, in lụa và đánh dấu linh kiện giữ ±0,075 mm, ký tự đánh dấu linh kiện nhỏ nhất là 0,15 mm.
Những điểm khiến bo mạch metal-core hỏng ngoài hiện trường
Phần lớn hàng bảo hành của loại bo mạch này quy về bốn điểm, và mỗi điểm được quyết trên bản vẽ chứ không trên dây chuyền:
- Điện môi đánh thủng ở mép pad — điện trường tập trung nơi pad kết thúc, nên hình học pad và lớp điện môi được chọn cùng với dòng điều khiển, không phải với khối lượng đồng.
- Mặt nạ hàn nứt bên cạnh V-cut — việc tách panel gây ứng suất cho mặt nạ sát rãnh, nên đường tách được giữ cách xa mép pad.
- Cong sau khi vỏ kẹp panel — panel ra khỏi máy ép phẳng vẫn có thể vênh trong đồ gá; độ cong được giữ dưới 0,5 mm và đường bao được phay hoặc dập theo bản vẽ.
- Mối hàn hở dưới thân đầu nối — lõi kim loại hấp thụ nhiệt reflow, nên profile được đặt cho khối nhiệt đó và các mối hàn này được đọc bằng X-ray.
Lắp ráp và kiểm tra
Cuộn LED, đầu nối và đầu cực được gắn trên bốn dây chuyền SMT 6 triệu linh kiện mỗi ngày và ba dây chuyền DIP 1,6 triệu chi tiết xuyên lỗ mỗi ngày, với profile reflow đặt riêng cho khối nhiệt dày hơn của panel metal-core. Kiểm tra X-ray bao phủ mối hàn dưới thân đầu nối, và lắp dây cáp, bó dây cùng lắp ráp thành phẩm diễn ra trong cùng nhà máy, nên một bộ đèn hoặc bộ nguồn hoàn chỉnh có thể xuất xưởng như sản phẩm đã lắp ráp. Các chương trình chiếu sáng được trình bày chi tiết hơn trên trang chiếu sáng LED, và hàng metal-core cho ô tô trên PCB ô tô.
Yêu cầu báo giá
Gửi bộ Gerber kèm loại nền, độ dày bo mạch, khối lượng đồng, xử lý bề mặt và số lượng — thêm loại LED và dòng điều khiển nếu là thiết kế chiếu sáng. Mẫu thử trả trong 1–3 ngày và lô vừa trong 4–10 ngày; trang năng lực liệt kê các giới hạn công nghệ đứng sau báo giá, và chứng chỉ nằm trên trang chứng chỉ.
Khi panel metal-core tiếp tục sang lắp ráp, trang lắp ráp PCB tại Trung Quốc trình bày SMT, xuyên lỗ, cung ứng linh kiện và lắp ráp thành phẩm trong cùng nhà máy tại Thâm Quyến.
