金属芯PCB是解决PCB和PCBA中的散热问题的理想解决方案

电子产品规格的不断提高导致大规模集成电路（IC）和表面贴装技术（SMT）组件在现代电子制造服务中的广泛应用。此外，电路已经朝着小型化，轻量化，多功能，高性能，高速和高可靠性的方向发展。组件密度的不断扩展会导致热流密度逐渐增加。就半导体器件而言，太高的温度可能会导致电气性能的变化。每当T _j（结温）上升一倍，严重时会引起热击穿。如果无法适当解决散热问题，组件规格肯定会遭受不稳定因素的困扰，从而使产品的稳定性和可靠性降低，其使命悬而未决。总而言之，印刷电路板（PCB）的散热问题是如此突出，以至于为了电子产品的高性能必须特别注意它们。

迄今为止，高科技电路所利用的散热方法几乎无法满足后续电路对散热的要求，因此需要一种新型的散热解决方案。在对电子产品中常用的一些散热方法进行讨论的基础上，引入了金属芯PCB（MCPCB）作为解决高级电路中的散热问题的解决方案。

传统散热方法

电路产生的热量主要来自零件热量，PCB板热量和外部传导的热量，其中零件热量占大多数。因此，在组件布局和PCB设计期间，组件的散热问题受到了最大的关注。热阻在热设计中起着重要作用，热设计的目的是通过迅速传导热量到散热器（例如散热器）来减少在热传导路径上传导的热阻。电子元件和散热器之间的整体热阻可分为设备级，组件级和系统级。器件级的热阻也称为内部电阻，而组件级的热阻称为外部电阻，系统级的电阻称为最终电阻。成分_j等于成分T _j与热阻之间的值，符合下式：

T _j = P _d x（R _jc + R _cs + R _sa）+ T ₀

在该公式中，T _j表示元件结温；P _d是设备功率；R _jc，R _cs和R _sa分别是指从结点到外壳，从外壳到散热器以及从散热器到完整设备的热阻。T ₀是初始温度，R _jc是固定的特性值。因此，仅从R _cs和R _sa的角度来看，可以实现热阻的降低。

器件组装模式在散热中起着重要作用，不同类型的组装模式需要不同的散热方法。

•凸平台结构

当组件外壳直接与电路板接触并在正面组装时，应利用盖板凸出的平台散热。凸平台散热是指根据电路中的散热片位置，将用于散热的凸台添加到相应的盖板上的过程，其中导热绝缘垫曾经与凸台接触。

这种散热模式需要结构和PCB板设计的协同工作。凸台数，位置，高度，面积和导热垫厚度都与电路板性能密切相关。另外，还必须考虑组装偏差。因此，该模式给PCB设计，PCB制造和PCB组装（PCBA）带来了许多困难。

•导热胶带

如果将组件引脚直接焊接到PCB板上，而组件外壳不直接与电路板接触，则可以利用导热胶带进行散热。导热胶带通常由铜制成，具有两种装配类型。一种是将导热胶带组装在组件顶部，另一端与散热器连接。另一种是通过导热胶带将元件组装到电路板上，另一端与散热器相连。后一种散热方式主要是通过底部实现的。组件和导热胶带之间可以使用粘性导热绝缘垫。

此模式要求在组件和导热带之间进行结构组装，这种结构既应与导热垫和组件保持良好的接触，又不应对组件引脚施加太大的应力。要固定导热胶带，应在电路板上制作固定的定位孔，以免严重影响PCB的走线和布局。因此，此模式不适用于高密度PCB。

此外，当导热胶带振动时，组件引脚会受到影响，必须仔细考虑。

•热管

热管利用了蒸发制冷的优势，热管两端的温差非常大，因此可以快速传导热量。一般来说，热管由管壳，灯芯和端盖组成。内部热管具有负压状态，其中填充了一些低沸点液体。此外，这种类型的液体易于挥发。液体吸收芯位于毛细管壁上，由毛细管材料制成。热管的一端用于蒸发，另一端用于冷凝。当热管的蒸发部分被加热时，毛细管中的液体将立即蒸发，蒸汽在微应力下流向另一部分，并产生热量并冷凝为液体，在毛管应力下，该液体将回流到热管的蒸发部分。

尽管热管具有显着的散热能力，但它的发展还不够成熟，无法被小型组件接受。因此，热管在PCB板的散热方面还有很长的路要走。

MCPCB具有更好的散热性能

•MCPCB简介

随着材料科学和加工技术的不断发展和优化，MCPCB已在美国和日本得到广泛应用。在等效的外部应用环境下，MCPCB的散热性能优于任何其他类型的PCB板，代表了世界范围内高功率电子组件的高水平。

MCPCB在多层PCB的某些层中利用了导热金属（例如铜）。MCPCB通过金属芯在外部散热，或者通过与外部散热器连接来快速散热。对于高密度电路，必须与SMT组件兼容的PCB板或组装了如此多的通孔组件的电路，必须拾取高导热MCPCB。首先将具有良好散热性的金属芯嵌入多层PCB中，该多层PCB可以通过电镀通孔连接，这些通孔可以在金属芯及其表面传导热量。下图显示了MCPCB的结构。

•MCPCB的优点

与传统的散热模式相比，MCPCB在散热方面具有无与伦比的优点。MCPCB可以提高产品的功率密度，并减少组装散热器和其他硬件的需求。此外，随着硬件和组装成本的下降，产品体积可以缩小。最后，MCPCB在提高产品可靠性和屏蔽电磁波以及减小电磁干扰方面起着积极作用。

由于铜密度高，MCPCB的质量明显好于任何其他类型的PCB。但是，由于较少使用通常用于其他类型PCB的散热器和配件，因此MCPCB的应用不会带来更高的重量。在确定MCPCB时，可以遵循两个有关MCPCB的技巧：
技巧1：应选择合适的铜芯厚度；否则，可能会产生不利影响。
提示2：也可以选择铝芯PCB。