在過去的幾年中，基于LED的產(chǎn)品已經(jīng)變得越來越流行，因此也有金屬芯印刷電路板 。 與消費者一樣，汽車和照明行業(yè)都接受了這項技術(shù)，因為基于LED的燈可以比同類白熾燈更便宜5倍。 即使緊湊型熒光燈的操作成本也稍高，在有效利用空間時，它們無法與最小的LED相抗衡。

由于這些以及其他因素，越來越多的設(shè)備現(xiàn)在將LED作為主要設(shè)計特征。 然而，LED產(chǎn)品的一個方面必須始終在產(chǎn)品設(shè)計中考慮：熱量。

金屬芯印刷電路板的優(yōu)點

在很多方面，LED就像安裝在電路板上的任何其他組件一樣。 如果只有幾個LED出現(xiàn)，例如綠色和紅色指示燈用于開機關(guān)機，那么在布置PCB時就沒什么異常。 但是，有照明解決方案可以將LED或長陣列的LED長時間保持開啟狀態(tài)。

保持這些設(shè)備冷卻，使其不會過早失效或造成安全隱患，可能成為一個主要問題。 高效冷卻也需要保證光輸出保持一致。 將您的PCB從標(biāo)準(zhǔn)FR4類型更改為金屬核心PCB（MCPCB）（例如鋁PCB ）是值得考慮的選項。

金屬芯PCB的一些優(yōu)點是，它使用專門配制的特殊襯底材料來提高在高于正常溫度下運行的設(shè)計的可靠性。 襯底不是嚴(yán)格用作各種元件的安裝表面，而是將熱運行元件的位置熱量主動吸收到電路板的相對層，從而可以高效安全地散熱。

MCPCB已被證明是如何冷卻使用大量LED的PCB的絕佳解決方案。 了解標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧玻璃板和MCPCB之間存在差異是很重要的。

MCPCB與標(biāo)準(zhǔn)環(huán)氧玻璃板有什么不同？

在標(biāo)準(zhǔn)PCB和MCPCB之間理解的一個重要區(qū)別是材料如何協(xié)同工作以產(chǎn)生期望的結(jié)果。 在一個典型的LED MCPCB中，有一個銅箔單層電路層，它與一層導(dǎo)熱介質(zhì)材料粘合在一起，導(dǎo)電介質(zhì)材料本身粘合到較厚的金屬層 - 通常是鋁5052，鋁6061或銅C1100。

典型的LED型MCPCB截面

電介質(zhì)材料的熱導(dǎo)率以瓦特/米，開爾文（W / mK）來衡量。2.0W的評級是相當(dāng)常見的; 這種材料大約是FRx導(dǎo)熱的6x-7x。 最佳做法是盡可能保持介電層盡可能薄。 這樣做會形成從熱源到金屬背板的最短路徑，其比導(dǎo)電材料導(dǎo)熱多倍。 無論如何，大多數(shù)材料的厚度范圍非常有限，通常介于.003“和.006”之間。 您將不會有那么多機會指定更厚的材料，從而降低材料在執(zhí)行其熱傳遞功能時的有效性。

底部使用的金屬背板是結(jié)構(gòu)中最厚的元件。 它有幾種不同的厚度，但最好使用三種最常見的（1.0mm，1.5mm和3.2mm）中的一種，因為它們是最容易購買的，沒有延遲。 金屬層增加了剛性，使電路保持平坦，并增加了足夠的厚度，以便MCPCB可以使用與任何其他標(biāo)準(zhǔn)厚度電路板相同的安裝硬件。 電路板的金屬板一側(cè)沒有任何表面光潔度或阻焊層。

金屬核心PCB表面安裝的組件

納入MCPCB設(shè)計的一個關(guān)鍵因素是不使用任何鍍通孔，而只使用表面安裝的組件。 其原因是層結(jié)構(gòu)的底部是厚金屬片，所以鍍通孔（或帶有導(dǎo)電元件引線插入其中的非鍍孔）會導(dǎo)致短路。

大多數(shù)構(gòu)建在多層（2 +）FR4基板上的LED PCB必須使用每個組件下面的緊密間隔的鍍通孔圖案來傳輸熱量。 如果焊料沒有填充，焊料會在組裝過程中通過這些過孔遷移，導(dǎo)致焊點不完美。

對于MCPCB，過孔的工作由材料本身完成。 整個底部由金屬組成，具有更高效的導(dǎo)熱性，因此冷卻得到加強，過孔不需要進(jìn)行散熱。 結(jié)果是大多數(shù)MCPCB需要最少的鉆孔 - 通常只有幾個大的安裝孔。

通過消除通孔鉆孔和堆疊多個面板同時鉆大孔的能力，制造商可以快速移動您的電路板，通過在PCB設(shè)施內(nèi)經(jīng)常進(jìn)行的瓶頸操作。 然后，在短暫的鉆孔循環(huán)后，您的1層MCPCB繞過PTH處理所需的無電銅沉積（或石墨）孔壁準(zhǔn)備步驟，并直接進(jìn)行電路成像。 從那時起，您的MCPCB將遵循任何標(biāo)準(zhǔn)FR4設(shè)計所遵循的或多或少的相同工藝步驟。

MCPCB制造商考慮事項

MCPCB制造有一些處理方面的考慮因素，但只要你了解材料的工作方式，并將設(shè)計保持為單層SMT型，那么設(shè)計你的電路板就不應(yīng)該與設(shè)計任何其他單芯片電路板有很大不同，多層PCB。 如果您發(fā)現(xiàn)無法將您的設(shè)計路由到單層，請注意，其他MCPCB配置也是可能的，盡管它們不屬于本文的范圍。 這些包括：

• 2層PTH板，里面有鋁（這需要昂貴的預(yù)鉆/填充絕緣/重新鉆孔步驟以形成不會短路的鍍通孔）。

• 根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)PCB工藝制造的2層或更多層板，但使用熱介電材料代替FR4，并將金屬背板層壓到底部進(jìn)行熱傳遞。

當(dāng)設(shè)計優(yōu)先考慮多個LED的冷卻時，MCPCB可能是一個出色的解決方案。 它們在各種照明應(yīng)用中變得越來越普遍 - 用于家庭，工作場所和車輛。 盡管它們受到一定的設(shè)計限制，但制造工藝與大多數(shù)其他PCB不同，并且在某種程度上更簡單。

FR4 PCB與MCPCB比較

• 導(dǎo)電性 ：FR4具有低導(dǎo)熱性，通常約0.3W，而MCPCB具有更高的導(dǎo)熱性，范圍從1.0W-4.0W，最常見的是約2.0W。 
  
  

• 鍍通孔 ：FR4 PCB通常使用鍍通孔。 如果需要，可以使用通孔組件。 在MCPCB中，鍍層通孔不適用于單層PCB。 所有組件都是表面安裝的。 

• 散熱 ：FR4 PCB中的散熱通常包括用于傳熱的過孔。 更長的鉆井周期增加了許多工藝。 MCPCB材料提供它們自己的散熱。 通過鉆孔，沉積和電鍍工藝被淘汰。 

• 阻焊層 ：FR4 PCB阻焊層通常為深色（綠色，紅色，藍(lán)色，黑色）。通常應(yīng)用于頂部和底部。MCPCB防焊罩幾乎全部用于LED電路板。 只適用于頂部。 

• 厚度 ：FR4 PCB有各種材料組合和層數(shù)可供選擇的各種厚度 。 MCPCB厚度變化受可用背板厚度和電介質(zhì)板厚度的限制。 

• 深圳市銘華航電SMT貼片：加工過程 ：FR4 PCB使用標(biāo)準(zhǔn)加工方法（鉆孔，布線， V型刻痕 ，埋頭孔，沉頭孔），而MCPCB使用與FR4相同的加工 ，但v-score必須使用金剛石涂層鋸片切割金屬。