Manufacturing Technology

分析陶瓷基板与金属基板(MCPCB)的散热性能差异化

近几年随着科技不断的发展美好前景，近些年来全球关于人类的环保意识增强，如何有效开发出能节能省电的科技产品已成为现今的趋势。就LED产业而言，慢慢这几年内成为快速发展的新兴产业之一， 近几年LED的技术在国内外电子市场更是发光发亮，国内外市场前景是一片蓝图，电子产业从上游到下游的生产制造，每一环节都是非常重要的角色。

针对LED的发光效率会随着使用时间的增长与应用的次数增加而持续降低，过高的表面温度会加速影响其LED发光的色温品质致衰减，所以表面温度与LED发光亮度呈现反比的关系。此外，随着LED芯片尺寸的增加与多晶LED封装设计的发展需求，LED载板的热负荷也是倍增，此时除载板材料的散热能力外，其材料的热稳定性便限制了LED产品使用寿命。简单的说，高功率LED产品的载板材料需同时具备高散热与高耐热的特性，因此封装基板的材质就成为关键因素。

应用范围不同

在传统LED散热基板的应用上，MCPCB金属基板与陶瓷散热基板应用范围是有所区别的，MCPCB主要使用于传统的电路板，陶瓷散热基板则是应用于LED芯片基板，然而随着LED需求的演化，二者逐渐被应用于COB(Chip on board)的工艺上。

结构差异化

MCPCB金属基板主要是从早期的铜箔印刷式电路板(FR4)慢慢演变而成，MCPCB与FR4 PCB之间最大的差异是MCPCB以金属材料为核心技术，采用铝或铜金属作为电路板之底基材，在基板上附着上一层铜箔或铜板金属基板作线路，用以改善散热不佳等问题。因铝金属本身具有良好的延展性与热传导，结合铜金属的高热传导率，理当有非常良好的导热/散热效果。

散热性能不同

因铝金属本身具有良好的延展性与热传导，结合铜金属的高热传导率，理当有非常良好的导热/散热效果，然而，铝本身作为导体，基于产品特性，铝基板与铜之间必须利用一绝缘体做绝缘，以避免铜线路与铝基板上下导通，故MCPCB多采用高分子材料作为绝缘层材料，但绝缘层(Polymer)热传导率仅0.2~0.5W/mK，且有耐热方面的问题。因此原本热传导率极佳的铝／铜金属，在加入Polymer后，形成热阻，大幅的降低基板整体的热传导效率，导致MCPCB的热传导率仅有1W/mK~2.5W/mK。

制造工艺不同

在近期的研究中，将高导电材料覆合于MCPCB之高分子材料中，虽提升了MCPCB产品的热传导率，但其MCPCB加工整体主轴方向的热传导率亦仅能提升致3~5W/mK左右。然而，在实际应用上，MCPCB也面临因冲压分割时造成因金属延伸，此时因金属铜层受冲压变形延伸而导致板边高分子介电绝缘层变形，容易使得LED产品的耐压特性不稳定。

近几年主要以陶瓷材料作为高功率LED散热基板之应用，然而LTCC／HTCC二者因采用厚膜工艺来做金属线路，使得线路精准度不高，加上受限于工艺因素，不利于生产小尺寸的产品，因此LTCC／HTCC现阶段工艺能力并不适合小尺寸高功率产品的需求。另一方面，DBC也受限于工艺能力，线路解析度仅适合100~300um，且其量产能力受金属／陶瓷介面空气孔洞问题而受限。在陶瓷基板产品的线路精确度、材料散热系数、金属表面平整度、金属／陶瓷间接合覆着力考量。目前，以薄膜技术工艺制作金属线的DPC陶瓷基板的应用范畴最广。

在生产中用氧化铝陶瓷基板做薄膜电路工艺，需要保持严格的工艺控制和测试参数，以确保每批产品的一致性提供最佳价值与表现，以及此材料具有先进的二次加工，如激光加工，抛光，研磨。

总结

综上所述，陶瓷散热基板与MCPCB在散热性能、应用范围、结构差异以及制造工艺等方面存在显著差异。这些差异影响了它们在不同场景下的适用性和性能表现。在选择散热基板时，需要根据具体的应用需求和环境条件综合考虑。深圳博锐电路属于金属基板/陶瓷电路基板/高频板专业生产厂家，若想了解更多的知识，欢迎来电咨询。