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陶瓷散熱基板與Metal Core PCB的比較

在傳統LED散熱基板的應用上,Metal Core PCB(MCPCB)與陶瓷散熱基板應用范圍是有所區別的,MCPCB主要使用于系統電路板,陶瓷散熱基板則是應用于LED芯片基板,然而隨著LED需求的演化,二者逐漸被應用于COB(Chip on board)的工藝上,下文將針對此二種材料作進一步討論與比較。

MCPCB:
MCPCB主要是從早期的銅箔印刷式電路板(FR4)慢慢演變而成,MCPCB與FR4之間最大的差異是,MCPCB以金屬為核心技術,采用鋁或銅金屬作為電路板之底材,在基板上附著上一層銅箔或銅板金屬板作線路,用以改善散熱不佳等問題。
因鋁金屬本身具有良好的延展性與熱傳導,結合銅金屬的高熱傳導率,理當有非常良好的導熱/散熱效果,然而,鋁本身為一導體,基于產品特性,鋁基板與銅之間必須利用一絕緣體做絕緣,以避免銅線路與鋁基板上下導通,故MCPCB多采用高分子材料作為絕緣層材料,但絕緣層(Polymer)熱傳導率僅0.2~0.5W/mK,且有耐熱方面的問題。因此原本熱傳導率極佳的鋁/銅金屬,在加入Polymer后,形成熱阻,大幅的降低基板整體的熱傳導效率,導致MCPCB的熱傳導率僅有1W/mK~2.2W/mK。近期的研究中,將高導電材料覆合于MCPCB之高分子材料中,雖提了MCPCB產品的熱傳導率,但其MCPCB整體主軸方向的熱傳導率亦僅能提致3~5W/mK左右。然而,在實際應用上,MCPCB也面臨因沖壓分割時造成因金屬延伸(如圖二所示),此時因金屬銅層受沖壓變形延伸而導致板邊高分子介電絕緣層變形,如此一來,容易使得LED產品的耐壓特性不穩定(介電高分子變形破壞)。

陶瓷散熱基板:
近期有許多以陶瓷材料作為高功率LED散熱基板之應用,然而LTCC/HTCC二者因采用厚膜工藝備置金屬線路,使得線路精準度不高,加上受限于工藝因素,不利于生產小尺寸的產品,因此LTCC/HTCC現階段工藝能力并不適合小尺寸高功率產品的需求。另一方面,DBC亦受限于工藝能力,線路解析度僅適合100~300um,且其量產能力受金屬/陶瓷介面空氣孔洞問題而受限。在陶瓷基板產品的線路精確度、材料散熱系數、金屬表面平整度、金屬/陶瓷間接合覆著度考量,目前以薄膜微影程制作金屬線的DPC陶瓷基板的應用范疇最廣。

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