Печатные платы на металлическом основании

Для печатных плат, которые работают в жестких тепловых режимах эксплуатации, в качестве диэлектрического основания давно применяются стеклокерамические композиции. Они имеют значительно более высокую предельную температуру эксплуатации и лучшую теплопроводность, чем стеклоэпоксидные композитные материалы. Печатные платы на основе стеклокерамических диэлектриков имеют ряд существенных недостатков: контур плат сложно обрабатывается, материал хрупок и не стоек к ударным нагрузкам и сильным вибрациям.

В качестве более дешевой и свободной от недостатков стеклокерамических диэлектриков альтернативы используются печатные платы на металлическом основании. Такие конструкции имеют электрически изолированное металлическое ядро в виде теплопроводящей пластины, с одной либо  обеих сторон которой расположены элементы топологического рисунка.

 Преимущества металлического основания:

• экранирование от электромагнитных полей;
• механическая стабильность при вибрационных воздействиях;
• высокая теплопроводность.

Конструкция

Структура платы состоит из металлической опорной пластины, на которую проводящий рисунок нанесен с применением теплопроводящего диэлектрика. Таким образом, тонкий слой диэлектрика обеспечивает электрическую изоляцию элементов печатного монтажа от опорной пластины и одновременно выполняет перенос тепла от компонентов, смонтированных на проводящем слое, к опорной пластине.

В качестве металлической опорной пластины используется алюминий из-за своих хороших теплопроводных свойств, механической прочности, размерной стабильности и т.д. Толщина опорной пластины может составлять от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров, в зависимости от количества тепла, выделяемого компонентами и требующего рассеяния или переноса к системам охлаждения. Достаточно редко, для сложных и ответственных систем, в качестве материала опорной пластины применяется чистая медь.

Печатные платы на металлическом основании могут иметь как однослойную топологию, так и многослойную структуру. Топологический рисунок может быть расположен с обеих сторон металлического основания; к пластине с одной из сторон может быть припрессована многослойная структура, состоящая из 2 и более слоев; возможны и другие варианты компоновки.

Область применения

• печатные платы для DC/DC преобразователей;
• силовые модули;
• светодиоды с высоким тепловыделением;
• устройства, функционирующие в условиях высоких температур.

Технология изготовления

Изготовление плат на металлическом ядре не отличается по своим параметрам от прессования многослойных печатных плат. Отличие технологического процесса — применение металлического основания с высокой теплоемкостью. По этой причине существует ряд особенностей технологического плана, которые учитываются технологами при изготовлении этого типа плат.

Технология изготовления рисунка печатных проводников практически не отличается от описанных ранее технологий изготовления рисунка ОПП и ДПП. Так как платы на металлическом основании применяются преимущественно для сильноточной техники и имеют значительную толщину меди токопроводящего рисунка, то технологические требования, предъявляемые к  разрешающей способности техпроцессов формирования рисунка, не строги. По этой причине для изготовления проводящего рисунка чаще всего применяется субтрактивный метод изготовления или тентинг-метод, если плата имеет несколько проводящих слоев.

Технологические параметры изготовления печатных плат на металлическом основании

В таблице приведены предельные технологические параметры, которые могут быть  обеспечены при изготовлении печатных плат на металлическом основании.  Эти параметры должны быть заложены инженером-конструктором в документацию на печатную плату.
При проектировании печатных плат по усложненным технологическим параметрам, за счет применения более сложных технологических процессов, стоимость их изготовления  возрастет.  Придерживайтесь значений типовых технологических параметров для получения оптимальной стоимости изготовления печатных плат.