在過去的幾年中，基于LED的產品變得越來越流行，因此，金屬芯印刷電路板也是如此。汽車和照明行業(yè)以及消費者都已經接受了該技術，因為基于LED的燈的運行成本比同類白熾燈便宜約5倍。即使是緊湊型熒光燈，其運營成本也略高，在有效利用空間方面，它們無法與最小的LED競爭。

由于這些因素和其他因素，現(xiàn)在越來越多的設備將LED作為主要設計特征。但是，在產品設計中必須始終考慮到LED工作的一個方面：熱量。

金屬芯印刷電路板的優(yōu)勢

在許多方面，LED就像安裝在電路板上的任何其他組件一樣。如果僅存在幾個LED，例如用于電源關閉的綠色和紅色指示燈，則在布局PCB時幾乎沒有理由要做任何異常的事情。但是，有些照明解決方案結合了長時間保持打開狀態(tài)的LED的行或陣列。

使這些設備保持涼爽以免過早失效或造成安全隱患可能成為一個主要問題。還需要有效的冷卻以確保光輸出保持一致。將PCB從標準FR4類型更改為金屬芯PCB（MCPCB）（例如鋁PCB）是值得考慮的選擇。

金屬芯PCB的一些優(yōu)點在于，它使用特殊的基材材料，這些材料經過專門配制，可以提高在高于正常溫度下運行的設計的可靠性?；宀皇菄栏裼米鞲鞣N組件的安裝表面，而是主動將熱量從熱運行組件的位置吸取到板的相對層，從而可以有效，安全地進行散熱。

事實證明，MCPCB是解決如何冷卻使用大量LED的PCB的極佳解決方案。重要的是要了解標準環(huán)氧玻璃板和MCPCB之間存在差異。

MCPCB與標準環(huán)氧玻璃板有何不同？

要理解標準PCB和MCPCB之間的一個重要區(qū)別 是材料如何協(xié)同工作以產生期望的結果。在典型的LED MCPCB中，存在一個銅箔單電路層，該銅箔與導熱介電材料層粘合，該導熱介電材料本身與較厚的金屬層（通常是鋁5052，鋁6061或銅C1100）粘合。

介電材料的熱導率以瓦/米為單位，開爾文（W / mK。）。2.0W的額定值相當普遍；這種材料的導熱性大約是FR4的6x-7x。最佳實踐是保持介電層盡可能薄。這樣做會產生從熱源到金屬背板的最短路徑，其導熱率是介電材料的幾倍。無論如何，大多數(shù)材料的厚度范圍都非常有限，通常在.003“和.006”之間。您將沒有太多機會指定更厚的東西，而這會降低材料執(zhí)行熱傳遞功能的效率。

底側使用的金屬背板是結構中最厚的元素。它有幾種不同的厚度，但最好使用三種最常用的厚度之一（1.0mm，1.5mm和3.2mm），因為它們最容易購買而不會延遲。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可以使用與其他任何標準厚度的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處理或防焊層。

金屬芯PCB表面安裝元件

納入MCPCB設計的關鍵因素是不要使用任何電鍍通孔，而只能使用表面安裝的組件。原因是層結構的底部是一塊厚金屬，因此鍍通孔（或插入有導電成分引線的非鍍孔）會導致短路。

在多層（2+）FR4基板上構建的大多數(shù)LED PCB必須在每個組件下方使用緊密間隔的鍍通孔圖案以傳輸熱量。如果未填充，通孔中焊錫可能會遷移通過這些通孔，從而導致焊點不夠完美。

使用MCPCB，通孔的工作由材料本身完成。整個底面由導熱系數(shù)更高的金屬組成，因此可以增強冷卻效果，并且不需要散熱孔。結果是，大多數(shù)MCPCB只需很少的鉆孔-通常只有幾個大的安裝孔。

消除了通孔鉆孔和堆疊多個面板以同時鉆孔的能力，使制造商可以快速地通過PCB設施內的瓶頸操作快速移動您的電路板。然后，在短暫的鉆探周期后，您的1層MCPCB繞過了PTH處理所需的化學鍍銅（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幾乎遵循與任何標準FR4設計相同的工藝步驟。

MCPCB制造商注意事項

MCPCB制造有一些加工方面的考慮，但是只要您了解材料的工作方式，并且將設計保持為僅SMT的單層類型，那么設計電路板就不會與設計任何其他單層設計有很大不同。層PCB。如果發(fā)現(xiàn)無法將設計路由到單個層，請注意其他MCPCB配置也是可行的，盡管它們不在本文討論范圍之內。這些包括：

內部為鋁的2層PTH板（這需要進行昂貴的預鉆孔/填充絕緣層/重新鉆孔步驟，以形成不會短路的電鍍通孔）。

按照標準PCB工藝制造的2層或更多層板，但使用熱電介質材料代替FR4，并在底部層壓一塊金屬背板進行熱傳遞。

當將多個LED的冷卻作為設計優(yōu)先事項時，MCPCB可能是出色的解決方案。它們在家庭，工作場所和車輛的各種照明應用中變得越來越普遍。盡管它們受到某些設計限制，但制造過程與大多數(shù)其他PCB并沒有根本不同，并且在某種程度上更簡單。

FR4 PCB與MCPCB的比較

l導電性：FR4具有較低的導熱率，通常約為0.3W，而MCPCB的導熱率較高，范圍為1.0W-4.0W，最常見的約為2.0W。

l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，鍍通孔不適用于1層PCB。所有組件都表面安裝。

l熱救濟： 在熱浮雕 FR4 PCB通常涉及用于熱傳遞的通孔。更長的鉆孔周期，增加了許多過程。MCPCB材料可提供其自身的散熱功能。通過鉆孔，沉積和電鍍工藝被消除。

l阻焊劑：FR4 PCB阻焊劑通常為深色（綠色，紅色，藍色，黑色）。通常應用于頂部和底部。MCPCB阻焊層幾乎完全是用于LED板的白色。僅應用于頂部。

l厚度：FR4 PCB具有多種厚度，可使用各種材料組合和層數(shù)進行選擇。MCPCB厚度變化受可用的背板厚度和電介質片材厚度的限制。

l機加工工藝：FR4 PCB使用標準機加工方法（鉆孔，銑削，V形刻痕，沉頭孔，沉頭孔），而MCPCB使用與 FR4相同的 加工方法，不同之處在于V刻痕必須使用金剛石涂層鋸片，以防止因切入金屬而增加應變。