陶瓷散热基板与MCPCB的散热差异分析比
LED散热核心之争--陶瓷基板与铝基板孰强孰弱？
LED散热核心之争昨日（3日），德国照明大厂欧司朗发布2017财年第二季度业绩报告，2017年1-3月实现营收10.5亿欧元（折合人民币78.97亿元），比上年同期增长约为10%。
在半导体照明飞速发展的今天，LED的重点难题—散热，将成为一个大问题，那么到底怎么样才能最高效率的散热呢？今天我们就来聊聊LED散热的重点—芯片。
现在芯片的制造可谓是多种多样，LED芯片也不例外。
芯片的导热率将会直接影响到散热，当然，作为芯片也不能光看散热，还有介电常数、热膨胀系数等。
今天用市场上应用广泛的铝基板和一直比较低调的陶瓷基板做个对比。
铝基板--常见于LED照明产品。
有正反两面，白色的一面是焊接LED引脚的，另一面呈现铝本色，一般会涂抹导热凝浆后与导热部分接触。
铝基板常用的金属铝基的板材主要有1000系、5000系和6000系，这三系铝材的基本特性如下：○11000系列代表1050、1060 、1070 ，1000系列铝板又称为纯铝板，在所有系列中1000系列属于含铝量最多的，纯度可以达到99.00%以上。
由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。
○25000系列代表5052、5005、5083、5A05系列。
5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间，其又称为铝镁合金。
主要特点为密度低、抗拉强度高、延伸率高等。
在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列，故常用在航空方面，比如飞机油箱。
○36000系列代表6061 主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。
可使用性好，接口特点优良，容易涂层，加工性好。
5000系铝基板的导热率在135W/（m·K）左右，6000系在150W/（m·K）左右1000系在220W/（m·K）左右。
最佳化大功率LED之厚膜技术
最佳化大功率LED之厚膜技术根据美国能源部能源效率和可再生能源办公室提供的资讯，散热是成功设计大功率LED系统的最重要因素之一。
发光二极管只能将20%到30%的电能转化为可见光，其余转化为热量，必须从大功率LED芯片导入电路板和散热片。
多余的热量会减少LED的光输出，缩短其寿命。
因此，散热效率的提升对于最佳化大功率LED的性能潜力非常重要。
用散热基板替代目前，用于高功率/高亮度用途的LED基板或模组被銲接到一个金属基印刷电路板(MCPCB)、增强散热型印刷电路板或陶瓷基板上，然后将基板黏接到散热片上。
虽然这种配置在LED行业广泛应用，但它不是最佳的散热方法，而且制造成本可能很高。
MCPCB和增强散热型印刷电路板具有良好的散热性能，但设计灵活度有限，而且如果需要提高散热效能，成本可能很高，原因是需要额外花费散热孔加工费用和昂贵的导热绝缘材料费用。
陶瓷基板可以采用导热性不强但价格便宜的陶瓷(如氧化铝陶瓷)，也可以采用导热性强但价格十分昂贵的陶瓷(如氮化铝陶瓷)。
总而言之，陶瓷基板的成本高于MCPCB和增强散热型印刷电路板基板。
为替代上述基板，大功率LED厂商正在测试直接在铝基板上制作电路的方法，因为这种方法能提供优良的导热性。
由于其优势，LED产业有兴趣采用铝，但在铝基板上制作LED电路需要绝缘层。
现在，厚膜技术的进展使大功率LED产业能够获得使用铝基板的好处。
厚膜散热浆料供应商贺利氏材料技术公司研制的铝基板用材料系统(IAMS)是一种低温烧结(低于600℃)的厚膜绝缘系统，可以印刷和烧结在铝基板上。
IAMS材料系统包含介电浆料、银导电浆料、玻璃保护层和电阻浆料。
这些材料都适合于3000、4000、5000和6000系列铝基板。
IAMS的优点贺利氏公司厚膜材料部全球LED专案经理近藤充先生说：“IAMS是为铝基板设计的绝缘系统。
铝无法承受超过摄氏660度以上的温度，标准的厚膜产品基于陶瓷，必须在高温下烧结，温度高达摄氏800度至900度。
了解电脑散热材料如何选择合适的散热器
了解电脑散热材料如何选择合适的散热器作为科技领域的一名资深作者，我深知在选择电脑散热器时，散热材料的重要性。
散热材料的优劣直接影响着电脑的运行效果和寿命。
在这篇文章中，我将为大家详细介绍电脑散热材料的选择原则和常见材料的特点，帮助大家在购买时做出明智的决策。
1. 硅胶（Silicone）硅胶散热材料是目前应用最广泛的一种散热材料。
它具有良好的导热性能和耐高温性，能够有效吸收和散发热量，提高散热效果。
同时，硅胶还具有良好的柔韧性和粘附性，能够紧密贴合散热器和散热部件，提高热量传导效果。
因此，大多数散热器都采用硅胶作为散热材料。
2. 石墨导热膜（Thermal Graphite）石墨导热膜是一种高导热、绝缘性能优异的散热材料，常用于高功率电子设备的散热。
它具有良好的导热性和柔韧性，能够紧密贴合芯片和散热器，提高热量传递效果。
与硅胶相比，石墨导热膜的导热性能更高，能够更有效地将热量传递到散热器，提高散热效果。
3. 纳米银膏（Nano Silver Grease）纳米银膏是一种高导热性能的散热材料，它的导热性能比硅胶和石墨导热膜更强。
纳米银膏中的纳米颗粒能够填充散热部件间的微小缝隙，提高热量传递效果。
此外，纳米银膏还具有良好的抗氧化性能和耐高温性，能够长时间保持散热材料的导热性能。
4. 导热胶垫（Thermal Pad）导热胶垫是一种便捷且易于应用的散热材料，不需要像硅胶或纳米银膏那样精确切割。
导热胶垫具有良好的导热性能和耐高温性，能够有效吸收和散发热量。
此外，导热胶垫还能够填补散热部件之间的不平整表面，提高热量传递效果。
了解了不同散热材料的特点后，我们如何选择合适的散热器呢？首先，我们需要根据电脑的使用需求和散热器的安装空间来选择合适的散热材料。
比如，如果你需要为高功率的游戏电脑选择散热器，那么石墨导热膜或纳米银膏可能是更好的选择，因为它们具有更好的导热性能。
如果你的电脑安装空间有限，那么导热胶垫可能是更方便的选择。
陶瓷电路板和铝基板那个散热性更好？
陶瓷电路板和铝基板那个散热性更好？陶瓷电路板和铝基板的导热能力都比较高，但是在基板的使用上到底是通常电路板还是铝基板好呢?首先看铝基板的构成和导热系数“铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板，一般单面板由三层结构所组成，分别是电路层（铜箔）、绝缘层和金属基层。
用于高端使用的也有设计为双面板，结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。
极少数应用为多层板，可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。
”铝基板导热系数差不多在1.0~2.0之间，从结构上可以看出，铝基板是有绝缘层的，那么它的导热系数主要与绝缘层有关，加了绝缘层的铝基板，导热系数并不突出，不过比一般的FR-4基板要好很多。
目前的铝基板多用进口导热胶，相对导热更好。
材质和结构——陶瓷基板和铝基板的不同之处陶瓷基板是以陶瓷作为基板材料，在结构上，因为陶瓷本身的绝缘性能就非常好，所以陶瓷不需要绝缘层。
路边的电线杆大家都见过，上面的绝缘子就是陶瓷的。
目前市面上的陶瓷基板主要氮化铝陶瓷和氧化铝陶瓷两种，氧化铝陶瓷的热导率差不多在15~31，氮化铝差不多在135~175，数据参考《电气电子绝缘技术手册》。
很明显，陶瓷的导热性能会比铝基板好太多了，绝缘层是铝基板最核心的技术，主要起到粘接，绝缘和导热的功能。
铝基板绝缘层是功率模块结构中最大的导热屏障。
绝缘层热传导性能越好，越有利于器件运行时所产生热量的扩散，也就越有利于降低器件的运行温度，从而达到提高模块的功率负荷，减小体积，延长寿命，提高功率输出等目的。
也就是说，铝基板受制于绝缘层。
陶瓷基板没有绝缘层，也就不会有这样的困扰。
相信经过小编的讲述，您对陶瓷电路板和铝基板的特种有更多了解了，在使用板材这款可以根据需求而选择不同的板材。
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陶瓷电路板与陶瓷基板以及普通电路板的区别
陶瓷电路板与陶瓷基板以及普通电路板的区别
陶瓷基板和陶瓷电路板都是散热很好，陶瓷电路板和普通电路板都是需要做线路的，而陶瓷基板一般作为陶瓷电路板的基材。
今天小编讲述一下陶瓷电路板与陶瓷基板以及普通电路板区别有哪些？
陶瓷基板和陶瓷电路板的区别
陶瓷基板和陶瓷电路板在应用方面都能有很好的导热率，特别是陶瓷基板中的氮化铝基板，导热一般是氧化铝陶瓷基板的3~7倍。
区别是陶瓷基板是制作陶瓷电路板的绝缘材料，制作的陶瓷电路板一般需做线路，打孔，需要做表面处理等。
被应用到制冷片、通讯、传感器、大功率模组等。
陶瓷基板一般用于散热底座，比如陶瓷支架。
则不需要做线路，有的需要做槽等。
陶瓷电路板和普通电路板的区别有哪些？
陶瓷电路板和普通电路板都是印制电路板，需要在上面印刷电路，或者元器件以实现更多功能。
区别一；是传统线路板FR-4和CEM-3在TC(导热系数）上的劣势已经成为制约电子技术发展的一个瓶颈。
随着电子技术在各应用领域的逐步加深，线路板高度集成化成为必然趋势，高度的集成化封装模块要求良好的散热承载系统。
因此普通电路板在散热方面不能很好的适应现在的需求，因而很多产品应用陶瓷电路板替代之前的普通FR4电路板。
另外陶瓷电路板一般用于散热需求的领域产品，制作工艺相对技术要求更高，费用比普通电路板价格贵3~10倍。
以上是小编讲述的陶瓷电路板和陶瓷基板以及普通电路板的区别，相信您对陶瓷电路板的认识更加深入了。
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陶瓷金属化产品与普通pcb板对比
陶瓷金属化产品与普通pcb板对比分析当今是互联网时代，各种大数据一应俱全，在我们选择商品时，我们都会根据互联网给我们提供的大数据对要选择的产品进行详尽的分析，通过数据的对比，可以选择到更加适合自己的产品。
陶瓷金属化产品和市面上普通的pcb板的竞争已经趋于白热化，现在我们就拿市面上最常见的pcb板和陶瓷金属化产品进行比较，来简要分析一下为什么后起之秀——陶瓷金属化产品有这么强的市场竞争力的原因。
原材料价格对比材料价格是生产厂家和销售商获取利润的一大方面。
市面上的普通PCB板根据材质不同价格也会相应不同。
例如94VO纸基板FR-4价格在110~140元/平米其厚度，当然CEM-1 94HB单面纸基板价格也在500元/平米。
普通的玻纤板价格则会相对较低，例如FR-4玻纤板在0.3-0.5mm价格在40~50元/平米。
环氧树脂基板价格和化纤板的价格相差还不大。
环氧树脂3mm黄色纤维板也在20元/Kg.当然如果选用的板材面积较大，其价格也会相对的发生变化例如：3mm 500*1000的黄色环氧树脂价格则是50元/张。
这俩面产生的价格差异也是根据板材的厚度，大小，以及不同的工艺也会产生差异。
当今陶瓷板的价格也是参差不齐，他根据陶瓷板的厚度，材质，以及生产工艺的不同，所需要的价格也大不相同。
其中陶瓷板子分为92氧化铝陶瓷板，95氧化铝陶瓷板，96氧化铝陶瓷板，99氧化铝陶瓷板.当然还有氮化硅陶瓷板，以及99氮化铝陶瓷板，在这些陶瓷版俩面跟据跟据陶瓷板的厚度以及大小进行定价。
例如40*40*2mmIGBT基板每片在3元左右。
氮化铝陶瓷板价格就会相对昂贵。
0632*0.632*0.2mm氮化铝陶瓷般的价格基本在200元左右。
单纯从价格对比来说同体积普通的pcb板的价格相对于陶瓷板就便宜很多了，相对来说选用普通的pcb基板就要经济实惠多了。
但是今年7月初，山东金宝、建滔、明康、威利邦、金安国纪等数家公司先后发布铜箔、覆铜板等涨价通知，上涨情况为：铜箔每吨上调1000-2000元，纸板上调10元/张，绝缘玻纤ccl上调5元/张，板料上调5元/张。
LED散热计算公式详解..
LED散热计算公式详解..LT大功率LED的散热问题：LED是个光电器件，其工作过程中只有15%～25%的电能转换成光能，其余的电能几乎都转换成热能，使LED的温度升高。
在大功率LED中，散热是个大问题。
例如，1个10W白光LED若其光电转换效率为20%，则有8W的电能转换成热能，若不加散热措施，则大功率LED的器芯温度会急速上升，当其结温（TJ）上升超过最大允许温度时（一般是150℃），大功率LED会因过热而损坏。
因此在大功率LED灯具设计中，最主要的设计工作就是散热设计。
另外，一般功率器件（如电源IC）的散热计算中，只要结温小于最大允许结温温度（一般是125℃）就可以了。
但在大功率LED散热设计中，其结温TJ要求比125℃低得多。
其原因是TJ对LED的出光率及寿命有较大影响：TJ越高会使LED的出光率越低，寿命越短。
K2系列白光LED的结温TJ与相对出光率的关系。
在TJ=25℃时，相对出光率为1；TJ=70℃时相对出光率降为0.9；TJ=115℃时，则降到0.8了。
：TJ=50℃时，寿命为90000小时；TJ=80℃时，寿命降到34000小时；TJ=115℃时，其寿命只有13300小时了。
TJ在散热设计中要提出最大允许结温值TJmax,实际的结温值TJ应小于或等于要求的TJmax,即TJ≤TJmax。
大功率LED的散热路径.大功率LED在结构设计上是十分重视散热的。
图2是Lumiled公司K2系列的内部结构、图3是NICHIA公司NCCW022的内部结构。
从这两图可以看出：在管芯下面有一个尺寸较大的金属散热垫，它能使管芯的热量通过散热垫传到外面去。
大功率LED是焊在印制板（PCB）上的，如图4所示。
散热垫的底面与PCB 的敷铜面焊在一起，以较大的敷铜层作散热面。
为提高散热效率，采用双层敷铜层的PCB，其正反面图形如图5所示。
这是一种最简单的散热结构。
热是从温度高处向温度低处散热。
大功率LED主要的散热路径是：管芯→散热垫→印制板敷铜层→印制板→环境空气。
各种散热基板特性比较
各种散热基板特性比较
∙
∙陶瓷基板：现阶段较普遍的陶瓷散热基板种类共有HTCC、LTCC、DBC、DPC四种：
1、HTCC(高温共烧多层陶瓷基板)：属于较早期发展之技术，但由于其较高的制程温度
(1300~1600℃)，使其电极材料的选择受限，且制作成本相当昂贵，目前渐渐被LTCC取代。
2、LTCC(低温共烧多层陶瓷基板)：将氧化铝+30%~50%的玻璃粉+有机黏着剂混成浆
料，利用刮刀将浆料刮成片状，再将每片陶瓷基板制造线路后再压合而成，因在制程中有加入玻璃粉，故共烧温度降至约850℃，但其尺寸精确度、产品强度等技术上的问题尚待突破。
3、DBC(Direct Bonded Copper)：将陶瓷基板的单面或双面覆上铜，利用高温
(1065~1085℃)使铜与陶瓷层黏合后，再制造线路，其技术瓶颈在于不易解决Al2O3与Cu 板间微气孔产生之问题，这使得该产品的量产能量与良率受到较大的挑战。
4、DPC(Direct Plate Copper)：将陶瓷基板利用真空溅镀镀上铜层，再利用显影制程
制造线路，其制程结合材料与薄膜制程技术，其产品为近年最普遍使用的陶瓷散热基板。
各种散热基板特性比较：
图3 各种散热基板特性比较（点击查看原图）。
金属芯印制板在相机电路中的散热应用
金属芯印制板在相机电路中的散热应用金属芯印制板，简称MCPCB，是一种集成线路板和散热板于一体的高效散热解决方案。
在相机电路中，MCPCB有着广泛的应用，特别是在高端相机中，其重要性更是不可忽视。
首先，我们来介绍一下MCPCB的基本结构和原理。
MCPCB是由金属基板、铜箔以及电路层构成的。
其与普通FR4板相比，其主要优越性在于快速散热和高功率耐受能力。
在相机设备中，高光圈、长曝光时间和高速连拍等都需要大量能够耗散热量的电子器件，这时使用MCPCB就成为必须的解决方案。
其次，我们来分析一下MCPCB在相机电路中的散热应用。
传统的散热方案是通过散热器直接接触芯片或者通过导管散热。
然而，在相机内部结构紧凑的情况下，这种传统方案显然未能有效地散热。
MCPCB通过将线路板和散热器一体化，提高了器件的热扩散效率，从而能够对内部高发热电子器件进行快速散热，保持设备稳定工作状态。
此外，MCPCB还有一个独特的优势，即其可根据具体需求定制不同的导热粘合剂。
例如，在需要更高的导热性能的情况下，可使用导热性能更好的材料以提高MCPCB的散热效能。
最后，我们来谈谈一下MCPCB在相机电路中的未来应用前景。
在智能手机和数码相机的快速发展背景下，高阳极LED灯、高速数码传感器等高性能电子器件在相机中的应用越来越广泛，而其必须的高效散热方案也愈发重要。
MCPCB作为一种高效的散热解决方案，必将在相机电路中扮演更加重要的角色。
总之，相比于传统的散热设计，在相机电路中采用MCPCB不仅能够提升器件整体的散热效能，而且还能够更加灵活地定制不同的导热粘合剂以满足不同需求，其应用前景不可限量。
除了传统的相机设备中的应用，随着无人机等新兴领域的快速发展，MCPCB在这些领域中也逐渐得到应用，如在无人机、卫星等军事航空领域中，要求电子设备快速响应的同时，还需要有良好的散热效果。
在这些严酷的环境下，MCPCB帮助设备保持高效稳定的工作状态，发挥重要的作用。
LED散热用铝基pcb好还是陶瓷pcb呢
LED散热用铝基pcb好还是陶瓷pcb呢在LED行业，会用到铝基板或者陶瓷pcb，铝基板和陶瓷pcb到底那个更好呢？LED 的散热主要是看芯片，LED散热除了芯片的散热，还有介电常数以及热膨胀系数。
今天小编从材质等方面详细阐述一下：铝基pcb铝基板是属于金属基板，采用的板材主要有1000系、5000系和6000系，这三系铝材的基本特性如下：一，5000系列代表5052、5005、5083、5A05系列。
5000系列铝板属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3——5％之间，其又称为铝镁合金。
主要特点为密度低、抗拉强度高、延伸率高等。
在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列，故常用在航空方面，比如飞机油箱。
二，1000系列代表1050、1060、1070，1000系列铝板又称为纯铝板，在所有系列中1000系列属于含铝量最多的，纯度可以达到99．00％以上。
由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。
三，1000系列代表1050、1060、1070，1000系列铝板又称为纯铝板，在所有系列中1000系列属于含铝量最多的，纯度可以达到99．00％以上。
由于不含有其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。
在看一下陶瓷pcb陶瓷基板——是指铜箔在高温下直接键合到氧化铝（Al2O3）或氮化铝（AlN）陶瓷基片表面（单面或双面）上的特殊工艺板。
所制成的超薄复合基板具有优良电绝缘性能，高导热特性，优异的软钎焊性和高的附着强度，并可像PCB板一样能刻蚀出各种图形，具有很大的载流能力。
陶瓷pcb具有以下一些特点：◆机械应力强，形状稳定；高强度、高导热率、高绝缘性；结合力强，防腐蚀。
◆极好的热循环性能，循环次数达5万次，可靠性高。
◆与PCB板（或IMS基片）一样可刻蚀出各种图形的结构；无污染、无公害。
◆使用温度宽——55℃——850℃；热膨胀系数接近硅，简化功率模块的生产工艺。
陶瓷散热基板工艺介绍
LED 的发展趋势陶瓷散熱基板與MPCB的比較 陶瓷基板工艺陶瓷散热基板特性比较Al2O3/AlN陶瓷散热基板特性 工艺流程性能测试产品应用LED 的发展趋势随着科技日新月异的发展，近年来全球环保的意识增强，如何有效开发出节能省电的科技产品已成为现今趋势。
就LED产业而言，慢慢这几年内成为快速发的新兴产业之一，在2010年的我国世博会中可看出LED 的技术更是发光异彩，从上游到下游的生产制造，每一环节都是非常重要的角色。
陶瓷散热基板与MPCB的比较陶瓷散热基板工艺◆LTCC (Low-Temperature Co-fired Ceramic)◆HTCC (High-Temperature Co-fired Ceramic)◆DBC (Direct Bonded Copper)◆DPC (Direct Plate Copper)陶瓷散热基板工艺-LTCCLTCC又称为低温共烧多层陶瓷基板，此技术须先将无机的氧化铝粉与约30%～50%的玻璃材料加上有机黏结剂，使其混合均匀成为泥状的浆料，接着利用刮刀把浆料刮成片状，再经由一道干燥过程将片状浆料形成一片片薄薄的生胚，然后依各层的设计钻导通孔，作为各层讯号的传递，LTCC内部线路则运用网版印刷技术，分别于生胚上做填孔及印制线路，内外电极则可分别使用银、铜、金等金属，最后将各层做叠层动作，放置于850～900℃的烧结炉中烧结成型。
LTCC生产流程图陶瓷散热基板工艺-HTCCHTCC又称为高温共烧多层陶瓷，生产制造过程与LTCC极为相似，主要的差异点在于HTCC的陶瓷粉末并无加入玻璃材质，因此，HTCC的必须再高温1300～1600℃环境下干燥硬化成生胚，接着同样钻上导通孔，以网版印刷技术填孔与印制线路，因其共烧温度较高，使得金属导体材料的选择受限，其主要的材料为熔点较高但导电性却较差的钨、钼、锰…等金属，最后再叠层烧结成型。
陶瓷散热基板工艺-DBCDBC直接接合铜基板，将高绝缘性的AL2O3或ALN陶瓷基板的单面或双面覆上铜金属后，经由高温1065～1085℃的环境加热，使铜金属因高温氧化、扩散与Al2O3材质产生(Eutectic) 共晶熔体，使铜金与陶瓷基板黏合，形成陶瓷复合金属基板，最后依据线路设计，以蚀刻方式备制线路.DBC生产流程图陶瓷散热基板工艺-DPCDPC亦称为直接镀铜基板，首先将陶瓷基板做前处理清洁，利用薄膜专业制造技术－真空镀膜方式于陶瓷基板上溅镀结合于铜金属复合层，接着以黄光微影之光阻被覆曝光、显影、蚀刻、去膜工艺完成线路制作，最后再以电镀/化学镀沉积方式增加线路的厚度，待光阻移除后即完成金属化线路制作。
嵌埋陶瓷基板的白光LED散热问题
2020年6月第31卷第3期照明工程学报ZHAOMING GONGCHENG XUEBAOJun.2020Vol.31No.3嵌埋陶瓷基板的白光LED散热问题秦典成，赵永新，陈爱兵(1.广东省led封装散热基板工程技术研究中心，广东珠海519180;2•乐健科技(珠海)有限公司，广东珠海519180)摘要：借助积分球系统和结温测试仪，对比研究了具有相同外形尺寸的MCPCB及嵌埋陶瓷基板对白光LED散热影响的差异，同时还研究了当A1X几何尺寸时嵌埋陶瓷基板在LED功率及尺寸变化时其散热性能的变化情况。
结果表明，嵌埋陶瓷基板因一维热阻及扩散热阻均小于MCPCB,从而具备较好的散热优势；随着LED功率及尺寸的增大，含相同几何尺寸A1X的嵌埋陶瓷基板的总热阻变小，其所表现出来的散热性能有所提升，与之对应的LED 模组的热阻也相应减小，这种散热差异性是由参与导热的陶瓷块的体积以及水平方向上的扩散热阻所决定的$关键词：MCPCB；A1T；嵌埋陶瓷基板；LED；散热性能；热阻中图分类号：TN04文献标识码：A DOI：10.3969/j.issn.1004-440X.2020.03.019Sthdy on Heat Dissipation Performances of Ceramic-Embedded SubstrateQIN Diancheny ZHAO Yonyxin,CHEN Aibiny(1.Guangdoog LED Packaing Heat Sick Substratae Engiceericg Technology Research Center,Zhuhai519180,China；2.Rayben Tecknologies(Zhuhai)Lt Co.,Zhuhai519180,China)Abstrad:In this paper,intexrating sphere system and junction temperature tester were used for the hext d/sipation d/ference betseen rexular MCPCB and ceramic-embedded substrate of the same outline design.Additionally,the heat d/sipation peWormances of ceramic-embedded substrates with the same AIT geemetric dimension were also investigated at the vvriation of total power and geometWc dimension of LEDs.It was found that ceramic-embedded substrate presented a supewor heat d/sipation performance/campaison with rexular MCPCBduKtogtslowKeonKdgmKnsgonalthKemaleKsgstancKand speadgnghKateKsgstancK.WhKn thKtotal power and geemetric dimension of LED increased,the overall thewnal resistance of ceramic-embedded substrate decreased even the embedded AIN are the same geemetric dimension,which led to an Fnproved heat d/sipation performance,thus reduced the thermal resistance of the module.The fact was that F was the AIN velume taking pai/the heat d/sipation and the spreading heat resistance/X-Y plane determined the dFOerenca/heat d/sipation about ceramic-embedded substrate.Key words：MCPCB；AIN；ceramic-embedded substrate；LED；heat d/sipation performance；Mheemaleesgsance引言近年来，随着电子技术的迅速发展，功率化、轻型化与集成化已经成为包括LED在内的电子器件及设备的发展方向$与此同时，因功率化与集成化而导致散热问题日渐突出，进而引发芯片结温升高、器件寿命缩短、可靠性下降，甚至失效等一系列的问题，成为电子技术的进一步发展的阻碍。
MCPCB与经处理后的FR4PCB散热能力比较
MCPCB与经处理后的FR4PCB散热能力比较MCPCB 与经处理后的FR4基体PCB 散热能力比较散热能力比较已知条件：灯条长度472.5mm ，宽度 3.2mm ，总共有108颗LED, LED 为Everylight 3020；未知条件：灯条的厚度，LED 中从Junction 到焊脚或者PCB 的热阻Rth （非常重要），LED 驱动的电流（非常重要），灯条安装的位置（即该LCM 的尺寸，给灯条散热的背板材料及大小等）；假设条件假设条件：：环境温度T ＝25℃；PCB 厚度为1.6mm ，灯条背部的散热结构采用472.5×20×22的散热片（材料Al6061不做任何表面处理，如图1），LED 中Rth 和驱动电流分别按以下两种情况假设：情况1 ：Rth ＝30℃/W （；（我见过我见过我见过的的LED 中大部分的热阻都是这个值左右中大部分的热阻都是这个值左右））LED 驱动电压3V , 驱动电流I ＝20mA ；（询问Mark 和Ryan 后我们常用的3020驱动电压和电流驱动电压和电流））；情况2：Rth ＝60℃/W ；（我见过的LED 中最大的热阻情况中最大的热阻情况））LED 驱动电压3V , 驱动电流I ＝60mA ；（额定电流额定电流））；该情况为比较极端的情况该情况为比较极端的情况。
图1 Flotherm 中建模图对于情况1：1) PCB 为铝基体（双层覆铜层，每层1盎司，厚0.035mm ）LED节温分布如Light BarLEDHeat sink下：图2 最高节温为49.4℃2)PCB为FR4基体（双层覆铜层，每层1盎司，厚0.035mm），PCB板没有经过任何的热设计结构处理，LED节温分布如下：图3 最高节温为84.5℃3) PCB 为FR4基体（双层覆铜层，每层1盎司，厚0.035mm ），将PCB 上对应于LED Thermal Pad 的焊脚位置开热过孔(截面积为1平方毫米)并塞满铜至底层铜层如图4，并将底层铜层裸露，LED 节温分布如图5：图4 改进散热结构后的PCB 结构图图5 最高节温为57.5℃4) 情况1小结：在这种情况下，MCPCB 完全可以由经处理后的FR4基板PCB代替。
为何陶瓷基板pcb能解决空调制冷片散热的问题
为何陶瓷基板pcb能解决空调制冷片散热的问题空调等制冷行业要开始多元化的发展，而目市场上的空调设备和制冷行业最大的瓶颈就是制冷片给热面散热条件不足。
只要制冷片在无散热的情况下通电超过两秒就会烧坏，所以散热是目前首要解决的问题之一。
所以散热就显得十分重要了，陶瓷基板pcb可以解决这个问题。
制冷片通常是使用它特殊的材质来散热，使用在制冷片内的市场上热销的电路板并没有给空调和制冷行业的制冷效率带来多大的改善，这时使用散热强的陶瓷基材来完善产品的质量是必然的选择。
目前市场上的陶瓷基板大概分为四种:低温共烧多层陶瓷、厚膜陶瓷基板、以及薄膜陶瓷基板和LAM技术制作的陶瓷电路板。
低温共烧多层陶瓷低温共烧多层陶瓷技术，以陶瓷作为基板材料，将线路利用网印方式印刷于基板上，再整合多层的陶瓷基板，最后透过低温烧结而成，而其台湾主要制造商有璟德电子、鋐鑫等公司。
而低温共烧多层陶瓷基板之金属线路层亦是利用网印制程制成，同样有可能因张网问题造成对位误差，此外，多层陶瓷叠压烧结后，还会考量其收缩比例的问题厚膜陶瓷基板厚膜陶瓷基板采用的是传统的网印技术生产，现在台湾生产厚膜陶瓷基板主要制造商为禾伸堂、九豪等公司。
一般情况而言，使用网印的方式去制作线路的过程中，通常因为网版张网问题，容易产生线路粗糙、对位不精准的现象。
因此，对于未来尺寸要求越来越小的制冷片，厚膜陶瓷基板的精确度已逐渐不复使用。
薄膜陶瓷基板为了改善厚膜制程张网问题，以及多层叠压烧结后收缩比例问题，近来发展出薄膜陶瓷基板作为散热基板。
薄膜散热基板乃运用溅镀、电/电化学沉积、以及黄光微影制程制作而成。
而目前台湾主要以瑷司柏电子与同欣电等公司，具备了专业薄膜陶瓷基板生产能力。
LAM技术陶瓷基板新型出现的LAM技术的优势不被广大人群所熟知，但LAM技术生产的陶瓷电路板不必考虑厚膜制做过程中张网问题和多层叠压烧结后收缩比例问题，也不用考虑薄膜陶瓷基板运用溅镀、电/电化学沉积工艺流程造成的污染，所以LAM技术不仅解决了散热瓶颈问题，同时也把环保工作也提前列入了长远的计划。
陶瓷散热基板与Metal Core PCB的散热差异分析比较
陶瓷散熱基板與Metal Core PCB的散熱差異分析比較时间：2010-11-30 浏览1827次【字体：大中小】前言:隨著科技日新月異的發展，近年來全球環保的意識抬頭，如何有效開發出節能省電的科技產品已成為現今趨勢。
就led產業而言，慢慢這幾年內成為快速發的新興產業之一，在2010年的中國世博會中可看出LED的技術更是發光異彩，從上游到下游的生產製造，每一環節都是非常重要的角色。
針對LED的發光效率會隨著使用時間的增長與應用的次數增加而持續降低，過高的接面溫度會加速影響其LED發光的色溫品質致衰減，所以接面溫度與LED發光亮度呈現反比的關係。
此外，隨著LED晶粒尺寸的增加與多晶LED封裝設計的發展，LED載板的熱負荷亦倍增，此時除載板材料的散熱能力外，其材料的熱穩定性便左右了LED 產品壽命。
簡單的說，高功率LED產品的載板材料需同時具備高散熱與高耐熱的特性，因此封裝基板的材質就成為關鍵因素。
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範圍是有所區別的，MCPCB主要使用於系統電路板，陶瓷散熱基板則是應用於LED晶粒基板，然而隨著LED需求的演化，二者逐漸被應用於COB(Chip on board)的製程上，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，採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。
MCPCB 的結構圖如圖一所示：圖一.MCPCB結構圖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，基於產品特性，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多採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。
陶瓷基板材料导热率排行榜
常用的八大陶瓷基板材料导热率排行榜导热率，也称为热导率，是描述物质传递热量能力的物理量。
它表示单位时间内，单位面积上的热量传递量与温度梯度之比。
导热率越大，物质对热量的传递能力越强。
在热传导过程中，导热率是一个非常重要的参数，决定了物质的热传导速度。
在工程和科学研究中，导热率通常用来评估材料的热性能，以便进行材料的选择和设计。
陶瓷基板的导热率指的是陶瓷基板材料传导热量的能力，通常用热导率（W/mK）来表示。
1..金刚石（C）：导热率为1000-2000 W/mK，是一种具有极高导热性能和硬度的陶瓷材料，但也具有较高的价格和加工难度，常被用于高功率密度、高频率电子器件的散热。
2.碳化硅（SiC）：导热率为120-490 W/mK，是一种具有极高导热性能和机械强度的陶瓷材料，同时具有较好的化学稳定性和高温稳定性，常被用于高功率密度、高频率电子器件的散热和封装。
定性，常被用于高温电子器件的封装和隔热。
3. 氮化铝（AlN）：导热率为170-230 W/mK，是导热性能最好的陶瓷基板材料之一，可以有效地散热，用于高功率密度电子器件和高频电子器件的散热。
4. 氮化硅（Si3N4）：导热率为20-80 W/mK，具有优异的机械强度和化学稳定性，通常用于高温、高压电子器件的封装和散热。
5.蓝宝石（Al2O3）：导热率为25-40 W/mK，具有高硬度、高透明度、高化学稳定性和良好的绝缘性能，常被用于光学器件、激光器、LED照明和电力电子等领域。
6.氧化铝（Al2O3）：导热率为18-35 W/mK，具有较好的绝缘性能和机械强度，广泛应用于电力电子、LED照明、半导体封装等领域。
7.压电陶瓷：导热率较低，通常为2-15 W/mK，但具有良好的压电效应和机械强度，在声波、超声波、振动传感等领域有广泛应用。
8.氧化锆（ZrO2）：导热率为2-3 W/mK，具有较好的机械强度和化学稳定性，在高温环境下具有良好的性能稳定性，常被用于高温电子器件的封装和隔热。
LED散热途径分析与改善趋势---推荐薄膜陶瓷散热基板有产品数据(精)
LED照明电源社区LED散热途径分析与改善趋势要点提示：¾ 散热途径分析¾ LED散热基板分析¾ LED陶瓷散热基板介绍与趋势¾ 国际大厂LED散热发展近况一般而言，LED发光时所产生的热能若无法导出，将会使LED结面温度过高，进而影响产品生命周期、发光效率、稳定性，而LED结面温度、发光效率及寿命之间的关系，以下将利用关系图作进一步说明。
图一为LED结面温度与发光效率之关系图，当结面温度由25℃上升至100℃时，其发光效率将会衰退20%到75%不等，其中又以黄色光衰退75%最为严重。
此外，当LED的操作环境温度愈高，其产寿命亦愈低(如图二所示)，当操作温度由63℃升到74℃时，LED平均寿命将会减少3/4。
因此，要提升LED的发光效率，LED系统的热散管理与设计便成为了一重要课题，在了解LED散热问题之前，必须先了解其散热途径，进而针对散热瓶颈进行改善。
进入LED照明电源社区，参与LED照明电源、LED驱动电路、LED驱动IC相关技术讨论 /public/club/ledindexLED照明电源社区散热途径依据不同的封装技术，其散热方法亦有所不同，图三展示了LED各种散热途径：1.从空气中散热2.热能直接由电路板导出3.经由金线将热能导出4.若为共晶及Flip chip制程，热能将经由通孔至系统电路板而导出一般而言，LED晶粒(Die)以打金线、共晶或覆晶方式连结于其基板上(Substrate of LED Die)而形成一个LED晶片(chip)，而后再将LED晶片固定于系统的电路板上(System circuit board)。
因此，LED可能的散热途径为直接从空气中散热(如图三途径1所示)，或经由LED晶粒基板至系统电路板再到大气环境。
而散热由系统电路板至大气环境的速率取决于整个发光灯具或系统之设计。
然而，现阶段的整个系统之散热瓶颈，多数发生在将热量从LED晶粒传导至其基板再到系进入LED照明电源社区，参与LED照明电源、LED驱动电路、LED 驱动IC相关技术讨论 /public/club/ledindexLED照明电源社区统电路板为主。
LED陶瓷基板和金属封装基板有什么区别呢？
LED陶瓷基板和金属封装基板有什么区别呢？LED封装基板目前在LED行业的需求不断增加，最常见的就是金属封装基板和倒装陶瓷基板，今天就重点分析一下陶瓷封装基板和金属金属的区别了。
市面上的金属基板是以铝基镜面居多，倒装陶瓷基板则是姨氧化铝最多，我们来看看这两者的功能区别：金属基板金属基板是指金属基印刷电路板,即是将原有的印刷电路板附贴在另外一种热传导效果更好的金属上，可改善电路板层面的散热。
但是在电路系统运作时不能超过140℃，这个主要是来自介电层的特性限制，此外在制造过程中也不得超过250℃∼300℃，这在过锡炉时前必须事先了解。
金属基板散热性能一般，但是比起FR4好，现有金属基板已可达到3W/m.K,而FR4仅0.3W/m.K倒装陶瓷基板鉴于绝缘、耐压、散热与耐热等综合考量，陶瓷基板成为以芯片次黏着技术的重要材料之一。
其技术可分为薄膜工艺、低温共烧工艺等方式制成。
陶瓷基板但热性能好，是普通FR4的100倍，金属基板散热的十倍，氧化铝陶瓷基板导热是30-50W/m.K，如果是氮化铝基板导热可以去掉170W/m.K。
高散热系数薄膜陶瓷散热基板，是运用溅镀、电/化学沉积，以及黄光微影工艺而成，具备金属线路精准、材料系统稳定等特性，适用于高功率、小尺寸、高亮度的LED的发展趋势，更是解决了共晶/覆晶封装工艺对陶瓷基板金属线路解析度与精确度的严苛要求。
当LED芯片以陶瓷作为载板时，此LED模组的散热瓶颈则转至系统电路板，其将热能由LED芯片传至散热鰭片及大气中，随着LED芯片功能的逐渐提升，材料亦逐渐由FR4转变至金属芯印刷电路基板(MCPCB)，但随着高功率LED的需求进展，MCPCB材质的散热系数(2~4W/mk)无法用于更高功率的产品，为此，陶瓷电路板的需求便逐渐普及，为确保LED 产品在高功率运作下的材料稳定性与光衰稳定性，以陶瓷作为散热及金属布线基板的趋势已日渐明朗。
陶瓷材料目前成本高于MCPCB，因此，如何利用陶瓷高散热系数特性下，节省材料使用面积以降低生产成本，成为陶瓷LED发展的重要指标之一。
各种基板热传导系数
各种基板热传导系数一、金属基板热传导系数金属基板是一种常见的导热材料，其热传导系数通常较高。
金属基板的热传导系数与其导热性能密切相关，常见的金属基板如铜、铝等具有较高的热传导系数。
这些金属基板在导热性能方面具有明显优势，能够快速传导热量，有利于散热。
二、陶瓷基板热传导系数陶瓷基板是一种具有良好导热性能的基板材料，其热传导系数通常较低。
陶瓷基板由于其特殊的结构和成分，具有较低的热传导系数，能够有效地隔离热量，起到绝缘的作用。
陶瓷基板在电子器件中的应用较多，能够保护电路板和元器件免受高温的影响。
三、有机基板热传导系数有机基板是一种常见的基板材料，其热传导系数通常较低。
有机基板主要由有机材料构成，具有较低的热传导性能。
有机基板在电子器件中的应用较广泛，能够满足一些对热传导要求不高的应用场景。
四、玻璃基板热传导系数玻璃基板是一种具有较低热传导系数的基板材料。
玻璃基板由于其特殊的结构和成分，具有较低的热传导系数，能够起到隔热的作用。
玻璃基板在光电子器件中的应用较多，能够保护光电子器件免受高温的影响。
五、导热胶基板热传导系数导热胶基板是一种具有较高热传导系数的基板材料。
导热胶基板主要由导热胶材料构成，具有良好的导热性能。
导热胶基板能够快速传导热量，有利于散热，常用于电子器件的散热设计中。
六、导热硅胶基板热传导系数导热硅胶基板是一种常见的导热材料，具有较高的热传导系数。
导热硅胶基板主要由导热硅胶材料构成，具有良好的导热性能。
导热硅胶基板能够快速传导热量，有利于散热，常用于电子器件的散热设计中。
七、导热膜基板热传导系数导热膜基板是一种具有较高热传导系数的基板材料。
导热膜基板主要由导热膜材料构成，具有良好的导热性能。
导热膜基板能够快速传导热量，有利于散热，常用于电子器件的散热设计中。
八、高分子基板热传导系数高分子基板是一种常见的基板材料，具有较低的热传导系数。
高分子基板主要由高分子材料构成，具有良好的绝缘性能和机械性能。
常见LED散热基板材料介绍
常见LED散热基板材料介绍概述在LED产品应用中，通常需要将多个LED组装在一电路基板上。
电路基板除了扮演承载LED模块结构的角色外，另一方面，随着LED输出功率越来越高,基板还必须扮演散热的角色，以将LED晶体产生的热传派出去，因此在材料选择上必须兼顾结构强度及散热方面的要求。
传统LED由于LED发热量不大，散热问题不严重，因此只要运用一般的铜箔印刷电路板(PCB)即可。
但随着高功率LED越来越盛行PCB已不足以应付散热需求。
因此需再将印刷电路板贴附在一金属板上，即所谓的Metal Core PCB，以改善其传热路径。
另外也有一种做法直接在铝基板表面直接作绝缘层或称介电层，再在介电层表面作电路层，如此LED模块即可直接将导线接合在电路层上。
同时为避免因介电层的导热性不佳而增加热阻抗，有时会采取穿孔方式，以便让LED模块底端的均热片直接接触到金属基板，即所谓芯片直接黏着。
接下来介绍了几种常见的LED基板材料，并作了比较。
印刷电路基板(PCB)常用FR4印刷电路基板，其热传导率0.36W/m.K，热膨胀系数在13 ~ 17ppm/K。
可以单层设计，也可以是多层铜箔设计(如图2)。
优点：技术成熟，成本低廉，可适用在大尺寸面板。
缺点：热性能差，一般用于传统的低功率LED。
图1 多层PCB的散热基板金属基印制板(MCPCB)由于PCB的热导率差﹑散热效能差，只适合传统低瓦数的LED。
因此后来再将印刷电路基板贴附在一金属板上，即所谓的Metal Core PCB。
金属基电路板是由金属基覆铜板(又称绝缘金属基板)经印刷电路制造工艺制作而成。
根据使用的金属基材的不同，分为铜基覆铜板、铝基覆铜板、铁基覆铜板，一般对于LED散热大多应用铝基板。
如下图：图2 金属基电路板的结构MCPCB的优点：（1）散热性常规的印制板基材如FR4是热的不良导体，层间绝缘，热量散发不出去。
而金属基印制板可解决这一散热难题。
（2）热膨胀性热胀冷缩是物质的共同本性，不同物质CTE(Coefficient of thermal expansion)即热膨胀系数是不同的。
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陶瓷散热基板与MCPCB的散热差异分析比
随着科技日新月异的发展，近年来全球环保的意识抬头，如何有效开发出
节能省电的科技产品已成为现今趋势。
就LED 产业而言，慢慢这几年内成为
快速发的新兴产业之一，在2010 年的中国世博会中可看出LED 的技术更是发光异彩，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，过高的接面温度会加速影响其LED 发光的色温品质致衰减，所以接面温度与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，LED 载板的热负荷亦倍增，此时除载板材料的散热能力外，其材料的热稳定性便左右了LED 产品寿命。
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。
在传统LED 散热基板的应用上，Metal Core PCB(MCPCB)与陶瓷散热基板应用范围是有所区别的，MCPCB 主要使用于系统电路板，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，下文将针对此二种材料作进一步讨论与比较。
MCPCB
MCPCB 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 之间最大的差异是，MCPCB 以金属为核心技术，采用铝或铜金属作为电
路板之底材，在基板上附着上一层铜箔或铜板金属板作线路，用以改善散热不
佳等问题。
MCPCB 的结构图如图1 所示：
图1 MCPCB 结构图
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。