什么是金属芯印刷电路板（MCPCB）？
金属芯印刷电路板（MCPCB），也称为绝缘金属基板（IMS）PCB或散热PCB，是一种以金属材料为散热基底的电路板，这与传统的FR4 PCB不同。MCPCB旨在将电子元件运行过程中产生的热量高效地传递到其他不太重要的区域，例如金属散热片或金属芯本身。
MCPCB通常由三层组成：导电层、隔热层和金属基板层。这种结构能够有效散热，确保电子设备的可靠性和使用寿命，尤其是在LED照明和电力电子等高功率应用中。
金属芯PCB的类型
根据基材
基材的选择取决于具体的应用需求，需要权衡导热性、刚度和成本等因素。
MCPCB制造中最常用的金属包括铝、铜和钢合金：
- 铝板铝以其优异的导热和散热能力而闻名，而且价格相对便宜，因此是 MCPCB 最经济的选择。
- 铜铜虽然具有优异的导热性能，但价格比铝更贵。
- 钢铁钢材有普通钢材和不锈钢钢材两种，钢材比铝和铜更硬，但导热性较低。
根据金属芯PCB的结构和层数
单层金属基板
双层MCPCB
双面MCPCB
多层MCPCB
金属芯印刷电路板（MCPCB）的优势
- 卓越的散热MCPCB采用铝或铜等金属，具有优异的导热性能。这一特性使其在高功率应用中能够实现高效的散热，显著降低元件的工作温度，从而提高系统的可靠性和使用寿命。例如，MCPCB的导热速度比传统的FR4 PCB快8到9倍。
- 减少对散热器的需求与导热系数较低、需要额外散热硬件的FR4 PCB不同，MCPCB能够有效地自行散热。这省去了笨重的散热片，从而减小了系统的整体尺寸和复杂性。
- 耐用性和强度铝是MCPCB的常用基材，与陶瓷和玻璃纤维等材料相比，它具有更高的强度和耐久性。这种坚固性最大限度地降低了生产、组装和正常运行过程中损坏的风险，从而确保了长久的性能。
- 尺寸稳定性MCPCB在温度变化时表现出更高的尺寸稳定性。在3.0°C至150°C的温度范围内，其尺寸变化极小（通常为2.5%至30%），从而确保在各种环境条件下性能稳定。
- 重量更轻，可回收性更高MCPCB比传统PCB更轻，因此更易于搬运和安装。此外，铝材可回收利用且无毒，有助于环境保护。这一特性也使铝成为其他材料的一种经济高效的替代品。
- 更长的使用寿命铝材的强度和耐久性不仅增强了MCPCB的坚固性，而且有助于延长其使用寿命。这降低了维护成本和更换需求，使MCPCB成为一项长效投资。
金属芯PCB制造工艺
由于叠层结构中存在金属层，金属芯印刷电路板 (MCPCB) 的制造过程涉及几个专门的步骤。
单层板对于无层过渡的单层MCPCB，其工艺与传统FR4板类似。介电层直接压合到金属板上，确保有效粘合。
多层堆叠对于多层金属陶瓷印刷电路板（MCPCB），工艺流程首先是对金属芯进行钻孔。这对于实现层间过渡、避免短路至关重要。以下步骤概述了该工艺流程：
- 钻探在金属层上钻出稍大的孔，以便容纳绝缘材料。
- 堵塞这些孔洞内填充绝缘凝胶，然后进行固化硬化。这一步骤对于后续的铜电镀准备工作至关重要。
- 电镀凝胶凝固后，钻孔处镀上铜，类似于传统 PCB 中的标准过孔。
- 粘接然后将剩余的介电层压紧并粘合到金属层上。
- 通孔钻孔叠层完成后，在整个组件上钻通孔，然后进行额外的电镀和清洗工艺。