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    5. 長沙PCB設計公司金屬芯PCB設計與制造的基礎

      time : 2020-10-29 10:09       作者:凡億pcb

      金屬芯板PCB在消費類產品中不是很常見,但是在工業,航空航天,照明系統,電力電子以及其他要求高可靠性的領域中,它們比比皆是。高功率系統會產生大量熱量,并且需要迅速清除熱量以防止組件故障。同樣,低功率系統可能會暴露在高熱量下,并且還需要迅速清除熱量以防止損壞電路板和組件。
      金屬芯PCB設計(包括DFM)遵循許多與FR4上的典型PCB相同的基本設計規則。如果要在上述任何一個領域中設計新產品,則可能需要使用金屬芯板來控制溫度。在本文中,將簡要介紹一下金屬芯PCB的結構以及在計劃使用金屬芯PCB設計之前要考慮的一些重要設計要點。這些板載有特殊的制造要求,但是合適的設計公司可以幫助應對這些要求,并確保PCB可以大規模生產。
      金屬芯PCB設計的應用
      金屬芯PCB幾乎可以在設備運行時產生大量熱量的任何應用中找到自己的位置。這些板不是陶瓷的理想替代品,因為它們是一種成本較低的選擇,并且它們提供更高的導熱率,可從重要部件中去除熱量。在為散熱能力強的系統尋找電路板時,它們往往是一個起點。金屬芯PCB的一些應用包括:
      LED照明單元:通常在金屬芯PCB上制造具有大功率LED的板。這些板可為高功率LED(SMD和通孔)提供堅固的底座,同時將高熱量散發到金屬芯板中。
      電源轉換和管理:混合動力汽車,工業設備,基站電信設備和市政配電系統都以高功率運行。在這些領域中,金屬芯PCB很常見。
      太陽能設備:太陽能設備需要特別堅固,并在高溫以及高直流電壓/電流下運行。類似的PCB設計可在地熱設施中實施。
      軍用(例如,潛水器,飛機):金屬芯PCB可以快速散熱,使電子遠離可能位于發動機或排氣系統等高熱源附近的電子設備。
      在許多其他領域,高可靠性和結構剛度也至關重要,這使得金屬芯板成為絕佳的選擇。一旦開始研究這些板的堆疊和布局要求,如何實際設計它們就變得不那么明顯了?梢宰龆鄬咏饘傩景鍐?可以雙面嗎?在制造過程中如何處理過孔?這些都是與金屬芯PCB的DFM相關的重要問題。
      長沙PCB設計公司
      用于金屬芯PCB的DFM
      與其他PCB一樣,如果要確保成功的制造運行,則需要遵循特定DFM準則。金屬芯板所采用的工藝與涉及玻璃編織層壓板的典型PCB疊層工藝不同,因此它們傾向于采用不同的DFM規則。下圖顯示了雙面金屬芯PCB的典型堆疊。
      請注意,該疊層可以從技術上適應為多層板,其中金屬芯的每一側都有多個電介質;蛘,您可以使電路板為單面,讓金屬芯背面暴露。在進行金屬芯PCB設計時,以下是需要注意的制造要點:
      金屬芯接地
      PCB上的金屬背襯可以像大型接地層或大型散熱器一樣工作。如果該板需要使用高速/高頻電路塊,則將背面金屬板用作較大的接地層可提供一定的屏蔽。如果在板上使用電源平面,它還可以提供一些平面電容。
      此外,金屬芯可用作大型散熱器,特別是如果裸露在外。當需要將板安裝在高熱源附近時,后一個方面非常有用。在這種情況下,將頂側連接到標準電源時,最好不要將其背面接地。這樣可以防止接地回路。這還將直接將熱量散發到非常大的散熱器中,這有助于降低表面溫度。
      單面板上的孔
      孔可以放置在金屬芯PCB上,既可以作為安裝孔,也可以作為雙面板上的標準通孔。如果僅將孔用于在單面板上安裝通孔組件,則不應電鍍這些孔以防止短路。這是通過在安裝孔上鉆孔并用不導電的環氧樹脂或凝膠填充孔來完成的。然后,將孔堵塞,以便可以在上層進行安裝。
      雙面板上的孔
      在雙面金屬芯PCB中,兩側可能都裝有某些組件,并且需要在信號層之間放置電鍍過孔。由預鉆孔→絕緣填料→再鉆孔→電鍍工藝來形成電鍍通孔,因此在制造中會遇到一些困難。此過程會花費額外的時間并導致額外的成本,但它旨在防止通孔短路。在PCB布局中,最好使用防焊盤來表示通孔周圍需要填充絕緣填充材料的區域。確保調整過孔防焊墊的尺寸,以便遵循IPC-2221標準。
      DFM在金屬芯板PCB設計中的其他方面與標準PCB差別不大,盡管CAD工具并非用于設計這些電路板。電力電子設備前端需要遵循一些小規則,尤其是IPC-2221(爬電和放行規則),以及國防和航空航天的其他標準。