金属基PCB（MCPCB）制造 | 铝基与铜基 | 热路径工程
适用于LED和电力电子的高导热PCB：铝/铜基板，陶瓷填充介质 1–8 W/m·K（每米·开尔文1至8瓦），铜填充导热孔，以及真空层压实现无空隙界面。通过 −40↔+125°C（零下40至正125摄氏度）循环验证，具备完整MES可追溯性。
通过材料与工艺控制实现热路径优化
平衡介电层厚度、热阻与绝缘性能当功率密度超过约 0.5–1.0 W/cm²（每平方厘米0.5至1.0瓦）或结温限制严格时，PCB 必须作为主动散热器工作。标准 FR-4 PCB 体系导热率仅约 0.3–0.4 W/m·K（每米·开尔文0.3至0.4瓦）。相比之下，金属基PCB（MCPCB） 通过集成铝或铜基底与陶瓷填充介电层（典型值 1–5 W/m·K，每米·开尔文1至5瓦）来降低热阻并提升高负载下的可靠性。
介电层厚度——通常为 75–150 μm（75至150微米）——主导热阻（Rth）并决定击穿电压。我们的真空层压工艺将厚度控制在 ±10%（正负10%）以内，并确保热循环中介电层的完整性。对于热点散热，可在功率器件下方布置 散热过孔阵列，或搭配 厚铜PCB 层以增强横向散热。详见 MCPCB组装 与 导热材料 选择指南。
关键风险：介电层不均匀或金属基板翘曲可能导致循环负载下的局部热点、击穿或焊点疲劳。过孔绝缘不良或分层会使 Rth 增加最高可达 30%（100分之30），降低LED流明维持率或MOSFET可靠性。
我们的解决方案：我们进行 热冲击测试（−40°C↔+150°C——零下40至正150摄氏度）和基于FEA（有限元分析）的热建模，以验证传导路径与机械稳定性。通过SPC与CTE匹配的叠层设计监控表面平整度与介电层结合强度。对于混合散热方案，可参考结合 Al₂O₃/AlN 与金属基板的 陶瓷PCB 替代方案，其材料导热率可达 190 W/m·K（每米·开尔文190瓦）。
针对LED、电动汽车转换器和工业电源系统，MCPCB 是我们 高导热PCB 解决方案的基础。了解更多请参阅 热管理设计 系列，涵盖叠层优化、过孔密度与界面材料以实现高效散热。
- 系统 Rth 目标值 <0.5 °C/W（小于每瓦0.5摄氏度）
- 介电层均匀性 ±10%（正负10%）
- 散热过孔直径 Ø0.30–0.50 mm（0.30至0.50毫米），间距 1.0–1.5 mm（1.0至1.5毫米）
- 铝基板约 140–160 W/m·K；铜基板约 380–400 W/m·K（每米·开尔文140至160瓦；380至400瓦）
- 白色阻焊层实现 LED 反射率 >85%（大于100分之85）
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层压工艺控制与可靠性验证
无空隙粘合与可重复的热阻性能在分阶段压力（通常为 20–30 kg/cm²（每平方厘米20至30千克））与峰值温度 175–185°C（175至185摄氏度） 下进行真空层压，可形成无空隙界面并稳定介电层厚度。预层压微蚀刻的目标粗糙度 Ra 约 1–2 μm（1至2微米），既确保附着力又不显著增加界面热阻。面板温度均匀性控制在 ±3°C（正负3摄氏度）范围内。
验证项目包括 ASTM D5470 热阻测量（允差 ±15%——正负15%）、100% 高压测试至 4,000 V AC（4000伏交流），以及 −40↔+125°C（零下40至正125摄氏度）温度循环 500–1,000 次（500至1000次；电阻变化 <10%——小于100分之10）。了解更多请参阅 热冲击测试 与板级 PCB测试。
- 空隙面积通常 <2%（小于100分之2）
- 面板温度均匀性 ±3°C（正负3摄氏度）
- 剥离强度 ≥1.5 N/mm（大于或等于每毫米1.5牛顿）
- 介电层厚度与层压压力的 SPC 控制
- 批次留存与 MES 流程记录
MCPCB 完整技术规格
导热材料、绝缘与高功率布线
| 参数 | 标准能力 | 高级能力 | 标准依据 |
|---|---|---|---|
层数 | 1–2层 | 最高4层（最高4层） | IPC-2221（印制板通用设计标准） |
基材类型 | 铝基 5052/6061 | 铜基 C110（可选不锈钢） | 材料规范 |
导热系数（系统） | 1.0–3.0 W/m·K（每米·开尔文1.0至3.0瓦） | 最高 8.0 W/m·K（每米·开尔文最高8.0瓦）；铜芯约 380–400 W/m·K（每米·开尔文380至400瓦） | ASTM D5470（导热性能测试） |
介电层厚度 | 75–150 μm（75至150微米） | ≤50 μm（小于或等于50微米）高性能介电层 | 制造商数据表 |
板厚 | 0.8–2.0 mm（0.8至2.0毫米） | 0.5–3.2 mm（0.5至3.2毫米） | IPC-A-600（可接受性标准） |
铜厚 | 1–3 oz（35–105 μm；每平方英尺1至3盎司，厚度35至105微米） | 最高 10 oz（350 μm；最高每平方英尺10盎司，厚度350微米） | IPC-4562（铜箔规范） |
最小线宽/间距 | 150/150 μm（6/6密耳；150乘150微米） | 100/100 μm（4/4密耳；100乘100微米） | IPC-2221（设计通用要求） |
最小孔径 | 0.30 mm（0.30毫米） | 0.20 mm（0.20毫米） | IPC-2222（刚性板详细设计） |
最大面板尺寸 | 571.5 × 600 mm | 571.5 × 1200 mm | 制造能力 |
击穿电压 | ≥3,000 V AC（大于或等于3000伏交流） | ≥6,000 V AC（大于或等于6000伏交流） | IEC 60243-1（固体绝缘材料电气强度） |
表面处理 | OSP、无铅HASL | ENIG、化学沉银、ENEPIG | IPC-4552/4556（表面镀层） |
质量检测 | 电测试、热阻测试 | 热循环、耐压测试、TDR（按需） | IPC-9252（电气测试） |
认证项目 | ISO 9001、UL、RoHS/REACH | IATF 16949、ISO 13485、AS9100 | 行业标准 |
交付周期 | 5–10天（5至10天） | 3–5天（3至5天）加急 | 生产计划 |
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基板与介电材料权衡
铝基（5052/6061）：导热率 ~140–160 W/m·K（每米·开尔文约140至160瓦），热膨胀系数 ~23 ppm/°C；LED/中等功率应用的高性价比选择。
铜芯：导热率 ~380–400 W/m·K（每米·开尔文约380至400瓦），热膨胀系数 ~17 ppm/°C；适用于极端热流或紧凑热源。
介电层：标准 1–2 W/m·K（每米·开尔文1至2瓦）；高级 3–5 W/m·K（每米·开尔文3至5瓦；需调整工艺）。超薄 ≤50–75 μm（小于或等于50至75微米）可降低热阻但会降低绝缘耐压；我们协同优化厚度与电压关系。模块到系统集成参见 整机装配。
统计过程控制（SPC）、批次验证与文档管理
来料检验验证合金成分、厚度与表面状态；介电层批次按 ASTM 方法抽检。SPC 图表追踪介电层厚度、气孔率、剥离强度与热阻，过程能力指数 Cpk ≥1.33（大于或等于1.33）。首件验证包含 D5470 测试、耐压测试与显微切片；批次报告存档以满足汽车/医疗审核。验收标准参见 IPC Class 3 制造 规范。
LED、电源转换与汽车电子
LED照明： 采用铝基MCPCB与高反射率掩膜，街灯/车灯目标结至散热器热阻 <1 °C/W（小于每瓦1摄氏度）。
电源转换： 铜芯基板适用于热流密度 >5–10 W/cm²（大于每平方厘米5至10瓦）的 IGBT/MOSFET 模块。
汽车电子： 支持 −40↔+125°C（零下40至正125摄氏度）循环测试，具备可追溯性与 PPAP 准备。高温区域附近的柔性跳线建议搭配 柔性PCB 使用。
工程保障与认证
经验： 量产 LED 与电力电子用 MCPCB。
专长： 真空层压、铜填充过孔、平整度/Ra 计量；关键参数 SPC 控制。
权威认证： IPC-6012 Class 2/3、IATF 16949、ISO 13485；备查的工艺流程卡与批次报告。
可信体系： MES 关联供应商批次、序列号与热测试数据；按客户要求保留文档。
- 控制项：层压压力/温度窗口、介电层厚度、空洞率
- 可追溯性：批次编码、单元序列化、电子流程卡
- 验证项目：D5470 热阻、耐压测试、热循环与显微切片
常见问题
MCPCB 与标准 FR-4：何时应迁移？
铝芯还是铜芯——如何选择？
功率器件下方需要多少散热过孔？
可支持何种隔离电压？
哪种表面处理最适合散热焊盘与LED？
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