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，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，越來越多的設備現(xiàn)在將LED作為主要設計特征。 然而，LED產(chǎn)品的一個方面必須始終在產(chǎn)品設計中考慮：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從標準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計的可靠性。 襯底不是嚴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。 了解標準環(huán)氧玻璃板和MCPCB之間存在差異是很重要的。

MCPCB與標準環(huán)氧玻璃板有什么不同？

在標準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，它與一層導熱介質材料粘合在一起，導電介質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

電介質材料的熱導率以瓦特/米，開爾文（W / mK）來衡量。2.0W的評級是相當常見的; 這種材料大約是FRx導熱的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，其比導電材料導熱多倍。 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構中最厚的元件。 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準厚度電路板相同的安裝硬件。 電路板的金屬板一側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設計的一個關鍵因素是不使用任何鍍通孔，而只使用表面安裝的組件。 其原因是層結構的底部是厚金屬片，所以鍍通孔（或帶有導電元件引線插入其中的非鍍孔）會導致短路。

大多數(shù)構建在多層（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，具有更高效的導熱性，因此冷卻得到加強，過孔不需要進行散熱。 結果是大多數(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設施內(nèi)經(jīng)常進行的瓶頸操作。 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）孔壁準備步驟，并直接進行電路成像。 從那時起，您的MCPCB將遵循任何標準FR4設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，并將設計保持為單層SMT型，那么設計你的電路板就不應該與設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)標準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行熱傳遞。

當設計優(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

• 導電性 ：FR4具有低導熱性，通常約0.3W，而MCPCB具有更高的導熱性，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，藍色，黑色）。通常應用于頂部和底部。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使用標準加工方法（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。