تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني (MCPCB)

لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور المعدنية الأساسية
(MCPCB / ألومنيوم)

ألواح ذات قلب معدني قائم على الألومنيوم والنحاس، مصممة خصيصًا لتبديد الحرارة بعيدًا عن نقطة التوصيل — حيث تصبح المقاومة الحرارية القياسية لـ FR4 العامل المحدد في تصميمك.

1.0 – 8.0 واط/م·كلفن، عازل كهربائي الألومنيوم 5052/6061 / قاعدة نحاسية الانهيار الكهربائي عند 3 كيلو فولت – 4.5 كيلو فولت معترف بها وفقًا لمعيار UL 796
8.0W/mK
أقصى موصلية كهربائية
3.2مم
السماكة القصوى للقاعدة
4.5كيلوفولت
جهد الانهيار
10أوز
الحد الأقصى لوزن النحاس
72h
نموذج أولي سريع
ما هي لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني؟

ركيزة لتوزيع الحرارة — وليست مجرد لوحة دوائر كهربائية

تحل لوحة الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني محل القلب القياسي من مادة FR4 بلوحة قاعدة صلبة من الألومنيوم أو النحاس، يتم ربطها بطبقة الدائرة النحاسية عبر طبقة عازلة موصلة للحرارة. وتنتقل الحرارة المتولدة عند تقاطع المكونات عموديًا عبر هذه الطبقة العازلة إلى القاعدة المعدنية، حيث تنتشر أفقيًّا إلى مبدد حراري أو هيكل الجهاز.

تُعد الطبقة العازلة المتغيرة الهندسية الحاسمة. تبلغ الموصلية الحرارية لمادة FR4 القياسية حوالي 0.3 واط/م·كلفن؛ تتراوح الموصلية الحرارية للعوازل الكهربائية في لوحات MCPCB من 1.0 واط/م·كلفن للتصميمات التي تراعي التكلفة، وصولاً إلى 3.0 واط/م·كلفن للتطبيقات القياسية لمصابيح LED عالية الطاقة، وحتى 8.0 واط/م·كلفن للعوازل الكهربائية المملوءة بالسيراميك المستخدمة في وحدات الطاقة الأكثر تطلبًا من الناحية الحرارية.

كما أن اختيار المعدن الأساسي له أهمية أيضًا. يهيمن الألومنيوم من النوعين 5052 و6061 على تطبيقات مصابيح LED وتطبيقات الطاقة العامة من حيث التكلفة وقابلية التشغيل الآلي؛ أما المعدن الأساسي النحاسي فيُستخدم في الحالات التي تتطلب أقصى انتشار حراري أو قوة ميكانيكية أعلى، مع ما يترتب على ذلك من تكلفة أعلى وأداء حراري أفضل.

احصل على عرض أسعار MCPCB →
لوحة ثنائي الفينيل متعدد الكلور المعدنية الأساسية
قاعدة من الألومنيوم / النحاس 1,0–8,0 واط/م·كلفن الانهيار الكهربائي عند 3 كيلو فولت – 4.5 كيلو فولت أحادية / مزدوجة / متعددة الطبقات UL 796
التكنولوجيا والمزايا

ثلاثة قرارات متعلقة بالمواصفات تحدد الأداء الحراري للـ MCPCB

الرقم الوارد في ورقة البيانات بشأن الموصلية الحرارية ما هو إلا نقطة انطلاق — فالبنية الكاملة هي التي تحدد ما يصل فعليًّا إلى المبدد الحراري.

01

يُعد سمك الطبقة العازلة مفاضلة بين العزل والمسار الحراري

تقع الطبقة العازلة بين الدائرة النحاسية والقاعدة المعدنية، مما يوفر العزل الكهربائي مع توصيل الحرارة عموديًا. وتؤدي الطبقة العازلة الأرق (75 ميكرومتر) إلى تقليل المقاومة الحرارية، لكنها تحد من جهد الانهيار؛ بينما تؤدي الطبقة العازلة الأكثر سمكًا (150 ميكرومتر) إلى زيادة هامش جهد الانهيار، لكنها تزيد من المقاومة الحرارية. نحدد سماكة العازل الكهربائي وفقًا لجهد الانهيار المطلوب ودرجة الحرارة المستهدفة عند الوصلة — وليس وفقًا لقيمة افتراضية واحدة.

عازل كهربائي 75–150 ميكرومتر · 1.0–8.0 واط/م·كلفن · تصميمات IPC-2S1B
02

اختيار المعادن الأساسية: الألومنيوم مقابل النحاس

يوفر الألومنيوم من النوعين 5052-H32 و6061-T6 توزيعًا حراريًا جيدًا، وتكلفة منخفضة، وسهولة في التشكيل باستخدام الحاسب الآلي (CNC) للوحات LED ولوحات إمداد الطاقة القياسية. توفر القاعدة النحاسية موصلية حرارية تبلغ تقريبًا ضعف موصلية الألومنيوم عند نفس السماكة، وهي مخصصة للوحدات عالية الطاقة التي يمثل فيها انتشار الحرارة الجانبي إلى حافة اللوحة العائق الرئيسي، وليس فقط التوصيل الرأسي عبر العازل الكهربائي.

Al 5052/6061 · أساس نحاسي · سماكة 0.8–3.2 مم · توزيع الحرارة
03

تحدد قيمة الجهد الكهربائي المحدد للانهيار هامش الأمان

وفقًا لطرق الاختبار القياسية المعتمدة من IPC، يتراوح جهد الانهيار للطبقة العازلة عادةً بين 3 كيلو فولت و4.5 كيلو فولت، اعتمادًا على السماكة وتركيبة المادة المالئة. بالنسبة لمحركات LED ومصادر الطاقة التي تعمل من مسارات مستمدة من التيار الكهربائي الرئيسي، يجب مراجعة تصنيف جهد الانهيار مقارنة بمتطلبات مسافة الزحف والمسافة العازلة — فاللوحة التي تستوفي معيار UL 796 فيما يتعلق بالمادة العازلة وحدها لا تعتبر تلقائيًا متوافقة مع معايير السلامة على مستوى اللوحة النهائية.

معتمد وفقًا لمعيار UL 796 · انهيار كهربائي عند 3–4.5 كيلوفولت · اختبار مقاومة العزل الكهربائي
المواصفات الفنية

مواصفات تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني بالكامل

تم التحقق من جميع البيانات العازلة والحرارية بمقارنتها مع أوراق بيانات الموردين، كما تم تأكيدها من خلال اختبار التحمل العازل الذي يُجرى على كل دفعة إنتاج.

معلمات التصنيع

المعادن غير الثمينةالألومنيوم 5052 / 6061 · النحاس
سماكة القاعدة0.8 ملم – 3.2 ملم
سماكة العازل الكهربائي75 ميكرومتر – 150 ميكرومتر
وزن النحاس1 أونصة – 10 أونصات
البناءMCPCB أحادي الطبقة · ثنائي الطبقة · متعدد الطبقات

الأداء والمعايير

الموصلية الحرارية العازلة1.0 – 3.0 واط/م·كلفن (المعيار القياسي) · حتى 8.0 واط/م·كلفن (المتقدم)
جهد الانهيار3 كيلو فولت – 4.5 كيلو فولت
تشطيب السطحHASL خالٍ من الرصاص · ENIG · OSP · قناع لحام أبيض/أسود
التقدير في مجال السلامةمعترف به كعازل كهربائي وفقًا لمعيار UL 796
تحول النموذج الأوليالشحن السريع خلال 72 ساعة · الشحن العادي خلال 6 أيام
عملية التصنيع

كيف يتم تصنيع لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني

عملية حاسمة من حيث الترابط — حيث تحدد الواجهة بين العازل الكهربائي والمعدن الموثوقية الحرارية والميكانيكية طوال عمر اللوحة.

01
الخطوة 01

تحضير اللوحة الأساسية وتصوير الدوائر الكهربائية

تخضع اللوحة الأساسية المصنوعة من الألومنيوم أو النحاس لمعالجة سطحية، ويتم تصفيح رقاقة النحاس بمادة عازلة موصلة للحرارة، ثم يتم تصويرها بطريقة الليثوغرافيا الضوئية لتشكيل نمط الدائرة.

02
الخطوة 02

الحفر والربط العازل

يتم حفر النحاس على الدائرة النهائية، ثم يتم ضغطه على الساخن على القاعدة المعدنية عبر الطبقة العازلة تحت درجة حرارة وضغط خاضعين للتحكم، وذلك لإزالة الفراغات الموجودة في الواجهة الحرارية.

03
الخطوة 03

التنقيب والحفر باستخدام الحاسب الآلي (CNC)

يتم تنفيذ عمليات التوجيه الميكانيكي للخطوط العريضة وحفر الثقوب باستخدام أدوات من الكربيد تتناسب مع صلابة القاعدة المعدنية، مما يمنع حدوث انفصال الطبقات عند حافة العازل الكهربائي.

04
الخطوة 04

اختبار قناع اللحام والتشطيب والعازل الكهربائي

يتم تطبيق قناع اللحام والتشطيب السطحي والرموز التوضيحية، ويلي ذلك إجراء اختبار الجهد الكهربائي العازل 100% للتأكد من قيمة جهد الانهيار قبل الشحن.

التطبيقات

متى تكون لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني هي الخيار الأمثل

أي تصميم يكون فيه سبب الفشل حراريًّا وليس كهربائيًّا، يُعد مرشحًا لتصميم بنية ذات قلب معدني.

01

إضاءة الشوارع والمناطق باستخدام مصابيح LED

لوحة MCPCB أحادية الطبقة ذات قاعدة من الألومنيوم، مخصصة لمصابيح LED عالية الطاقة تعمل في الهواء الطلق في ظروف درجات حرارة محيطة مرتفعة ومستمرة.

02

إضاءة السيارات

وحدات المصابيح الأمامية ومصابيح الإضاءة النهارية (DRL) المزودة بمصابيح LED ذات درجة حرارة لون مركزة (CCT) عالية، والتي تتطلب درجة حرارة وصلات ثابتة في جميع ظروف التشغيل الخاصة بالسيارات.

03

مصادر الطاقة والمحولات

MCPCB المستخدم في لوحات المنظمات الكهربائية ومحولات التيار المتردد/التيار المستمر، حيث تحتاج ترانزستورات MOSFET الخاصة بالطاقة إلى مسار حراري مباشر إلى الهيكل.

04

محركات الدفع

لوحة MCPCB ذات القاعدة النحاسية المخصصة لمراحل تشغيل المحركات، والتي تعمل على تبديد خسائر التبديل المستمرة داخل علب مدمجة.

05

مضخمات الصوت من الفئة D

لوحات ذات قاعدة من الألومنيوم لموصلات MOSFET في مرحلة الإخراج في وحدات مكبرات الصوت من الفئة D التي تتطلب مقاومة حرارية منخفضة.

06

الأجهزة الإلكترونية الحساسة للحرارة المستخدمة في السيارات

الوحدات الإلكترونية الموجودة تحت غطاء المحرك وبالقرب منه، حيث يعتمد هامش تخفيض قدرة المكونات على فعالية توزيع الحرارة.

07

وحدات الطاقة الصناعية

لوحات MCPCB متعددة الطبقات لحاملات IGBT ووحدات الطاقة في المحركات الصناعية ومحولات الطاقة المتجددة.

08

مصفوفات المعالجة بالطاقة الشمسية والأشعة فوق البنفسجية

مصفوفات LED عالية الكثافة تُستخدم في المعالجة بالأشعة فوق البنفسجية وإضاءة البستنة، والتي تتطلب توزيعًا حراريًا متجانسًا عبر اللوحة.

التصنيع والجودة

جودة MCPCB — بدءًا من اختيار العازل الكهربائي وصولاً إلى اختبار جهد الانهيار.

تبدأ الجودة في اللوحات ذات القاعدة المعدنية بتأهيل المواد العازلة. ويقوم استعراضنا الخاص بتصميم قابل للتصنيع (DFM) بمقارنة حسابات المسار الحراري بأرقام تبديد الطاقة الخاصة بكم. وبعد التصنيع، يؤكد اختبار تحمل العازل 100% جهد الانهيار في كل لوحة.

  • ISO 9001 : 2015إدارة الجودة المدققة من جهة خارجية
  • IPC-6012تأهيل وأداء ثنائي الفينيل متعدد الكلور الصلب
  • IPC-A-600 الفئة 2 / 3 IPC-A-600معايير المقبولية
  • UL 796التعرف على سلامة المواد العازلة
  • RoHS / REACHالامتثال للمواد الخطرة في الاتحاد الأوروبي

طرق الفحص والاختبار

  • 100% اختبار كهربائي - مسبار طائر / تركيباتفتح/قصر على جميع الشبكات
  • اختبار الجهد الكهربائي الذي يتحمله العازل 100%يؤكد مقاومة الانهيار الكهربائي في نطاق 3 كيلو فولت – 4.5 كيلو فولت لكل دفعة
  • التحقق من المقاومة الحراريةمقارنةً بقيمة W/m·K الواردة في ورقة بيانات العازل الكهربائي
  • 100% AOI — طبقة الدائرةالفحص البصري الآلي
  • قوة التقشير — من النحاس إلى العازل الكهربائيسلامة الوصلات وفقًا لمعيار IPC-TM-650 2.4.8
  • التصاق قناع اللحام وسماكتهاختبار التظليل المتقاطع وقياس السماكة
  • دورات الصدمات الحراريةمن -40 درجة مئوية إلى +125 درجة مئوية حسب الطلب
  • التحقق من الأبعاد / التحقق من المخطط الخارجي باستخدام نظام التحكم الرقمي (CNC)قياس ما بعد التوجيه مقارنةً بالرسم
أمثلة على القدرات

الألواح ذات القلب المعدني التي قمنا بتصنيعها

التحديات الحقيقية في إدارة الحرارة — تم حلها.

الإضاءة LED · إعادة التصميم الحراري

إعادة التصميم الحراري لمصباح الشارع LED بقدرة 200 واط

تم التحول من استخدام ألواح الألومنيوم العازلة الحرارية ذات معامل التوصيل الحراري 1.0 واط/م·ك إلى نظام بناء ذي معامل توصيل حراري يبلغ 3.0 واط/م·ك، وذلك بعد ورود تقارير ميدانية تفيد بانخفاض مبكر في إضاءة مصابيح LED في المناطق ذات درجات الحرارة المحيطة المرتفعة.

3.0W/mK
عازل كهربائي
18°C
تخفيض Tj
1.6مم
في القاعدة
النتيجة

انخفضت درجة حرارة الوصلة بمقدار 18 درجة مئوية عند تيار التشغيل المقنن. وتحسنت التوقعات المتعلقة بعمر الحفاظ على اللومن وفقًا لمعيار L70 من 35,000 ساعة إلى 60,000 ساعة.

إلكترونيات الطاقة · المحولات

محول تيار متردد/تيار مستمر بقدرة 500 واط، مزود بقاعدة نحاسية من نوع MCPCB

لوحة MCPCB ذات طبقتين وقاعدة نحاسية تحل محل بطاقة فرعية من نوع FR4 مركبة على مبدد حراري، وتدمج المسار الحراري مباشرةً في لوحة مرحلة الطاقة.

النحاسالقاعدة
معدن
4 كيلوفولت
التفاصيل
22%
الحجم الذي تم توفيره
النتيجة

تم التخلص من مجموعة المبرد المنفصلة، مما أدى إلى تقليل حجم العلبة بمقدار 22% مع الحفاظ على درجة حرارة غلاف ترانزستور MOSFET ضمن مواصفات تخفيض القدرة عند الحمل الكامل.

السيارات · وحدة المصابيح الأمامية

وحدة مصابيح الإضاءة النهارية (DRL) للسيارات من الألومنيوم MCPCB

لوحة أحادية الطبقة ذات قاعدة من الألومنيوم بسماكة 1.2 مم مخصصة لوحدة مصابيح الإضاءة النهارية، ومطابقة لمتطلبات نطاق درجات الحرارة المحيطة في قطاع السيارات الذي يتراوح بين -40 درجة مئوية و+105 درجة مئوية.

105°C
أقصى درجة حرارة محيطة
2.0W/mK
عازل كهربائي
UL796
معترف به
النتيجة

اجتاز اختبار الصدمة الحرارية الذي شمل 500 دورة دون حدوث أي انفصال في الطبقات عند السطح الفاصل بين العازل والنحاس. قيد الإنتاج منذ عامين.

الأسئلة الشائعة

أسئلة شائعة حول لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني

أسئلة فنية حول التصميم الحراري للوحات MCPCB والمواد المستخدمة وتصنيعها.

بالنسبة للإضاءة العامة باستخدام مصابيح LED والتطبيقات ذات الطاقة المعتدلة، عادةً ما تكون المواد العازلة الحرارية التي تتراوح قيمتها بين 1.0 و2.0 واط/م·ك كافية وفعالة من حيث التكلفة. أما بالنسبة لمصابيح LED عالية الطاقة (إضاءة الشوارع، الإضاءة العالية السقف)، ومحولات الطاقة، ومحركات الدفع، فإن 3.0 واط/م·ك هي المعيار الشائع. أما بالنسبة لتصميمات وحدات الطاقة الأكثر تطلبًا من الناحية الحرارية ومصفوفات LED عالية الكثافة، فتتوفر عوازل كهربائية مملوءة بالسيراميك تصل قيمتها إلى 8.0 وات/م·كلفن. نوصي بإجراء مراجعة حرارية لتبديد الطاقة ودرجة حرارة الوصلة المستهدفة قبل الانتهاء من اختيار العازل الكهربائي.

يُعد الألومنيوم من النوع 5052 أو 6061 الخيار الافتراضي لمعظم تطبيقات مصابيح LED وتطبيقات الطاقة العامة — حيث يتميز بتوزيع حراري جيد، وتكلفة أقل، وسهولة أكبر في التشكيل باستخدام الحاسب الآلي (CNC). توفر القاعدة النحاسية تقريبًا ضعف الموصلية الحرارية للألومنيوم عند نفس السماكة، وتستحق التكلفة الإضافية عندما يكون انتشار الحرارة الجانبي عبر اللوحة (وليس فقط التوصيل الرأسي عبر العازل الكهربائي) هو العامل المحدد، كما هو الحال في الوحدات عالية الطاقة ذات مصادر الحرارة المركزة.

نعم. تُعد لوحات MCPCB أحادية الطبقة (طبقة دوائر واحدة على القاعدة المعدنية) هي التصميم الأكثر شيوعًا والأقل تكلفة، وتُستخدم في غالبية تطبيقات مصابيح LED. أما تصميمات MCPCB ثنائية الطبقات ومتعددة الطبقات، فتضع طبقات دوائر إضافية فوق القاعدة، متصلة بواسطة ثقوب مطلية أو مسارات توصيل، وتُستخدم عندما يتطلب التصميم كثافة توجيه أعلى مما يمكن أن تدعمه الطبقة الواحدة، مثل دوائر التشغيل المدمجة في نفس اللوحة مع مصفوفة LED.

يتراوح جهد الانهيار العازل القياسي لـ MCPCB بين 3 كيلو فولت و4.5 كيلو فولت، اعتمادًا على السماكة وتركيبة المادة المالئة. بالنسبة للوحات التي تتعامل مع الجهد المستمد من شبكة التيار الكهربائي، يجب مراجعة قيمة جهد الانهيار جنبًا إلى جنب مع مسافات الزحف والمسافات الفاصلة المطلوبة وفقًا لمعيار سلامة المنتج النهائي الخاص بك (على سبيل المثال، IEC 62368-1). نوصي بإطلاع فريقنا الهندسي على شهادة السلامة المستهدفة أثناء مراجعة تصميم التصنيع (DFM) لضمان مطابقة سماكة العازل الكهربائي وقيمة الجهد الكهربائي بشكل صحيح.

نحن ندعم سماكات النحاس التي تتراوح من 1 أونصة إلى 10 أونصات في طبقات دوائر MCPCB. وتُستخدم سماكات النحاس الأثقل (4 أونصات وما فوق) بشكل شائع في تصميمات MCPCB الخاصة بمصادر الطاقة ومحركات الدفع، وذلك لزيادة قدرة المسارات على حمل التيار إلى جانب المسار الحراري عبر العازل الكهربائي. يتطلب النحاس الأثقل حدًا أدنى أوسع للمسارات/المسافات بسبب عامل الحفر — ويتم مراجعة ذلك خلال مرحلة تصميم قابلية التصنيع (DFM).

نعم. تخضع اللوحة MCPCB من طراز 100% لاختبار الجهد العازل قبل الشحن، مما يؤكد أن اللوحة تستوفي معيار جهد الانهيار المحدد (3 كيلو فولت – 4.5 كيلو فولت حسب التصميم). وتُدرج نتائج الاختبار في حزمة وثائق الجودة المرفقة مع كل طلب، إلى جانب شهادة المطابقة الخاصة بالطبقة العازلة.

احصل على عرض أسعار

اطلب مراجعة التصميم الحراري لـ MCPCB الخاص بك — اليوم.

يرجى إرسال ملف «جربر» الخاص بكم، وقيم تبديد الطاقة، ودرجة الحرارة المستهدفة للوصلة. سيقوم مهندسونا بمراجعة اختيار العازل الكهربائي، والمعدن الأساسي، وجهد الانهيار في غضون 8 ساعات.

  • تتضمن كل استفسار مراجعة التصميم من أجل التصنيع (DFM) والمراجعة الحرارية
  • توقيع اتفاقية عدم الإفصاح عند الطلب - ممارسة قياسية
  • الاستجابة في غضون 8 ساعات عمل
  • يتوفر نموذج أولي سريع خلال 72 ساعة
  • لا يلزم التزام للحصول على عرض أسعار
طلب عرض أسعار لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب المعدني جميع الملفات مشفرة - بحد أقصى 80 ميغابايت - مراجعة سوق دبي المالي متضمنة
استشارة مجانية

طلب عرض أسعار

املأ التفاصيل أدناه وسنعاود الاتصال بك قريباً.

واتساب