2025-09-01
LED 조명에서 산업 인버터에 이르기까지 고출력 전자 제품은 성능을 무너 뜨리고 수명을 단축 할 수있는 강한 열을 중단합니다. 전통적인 FR-4 PCBS 및 단일 계층 금속 코어 PCB (MCPCBS)는 종종 부족하여 까다로운 환경에서 열을 효율적으로 소비하는 데 어려움을 겪고 있습니다. 2-4 층 알루미늄 MCPCBS : 견고한 알루미늄 코어 및 다층 회로로 설계된이 보드는 FR-4보다 3-5 배 더 우수한 열전도율을 제공하므로 열 관리가 필요하지 않은 응용 분야에 필수 불가능합니다.
이 안내서는 2-4 층 알루미늄 MCPCBS, 구조, 열 장점, 실제 응용 프로그램 및 기타 PCB 유형을 능가하는 방법에 대해 알아야 할 모든 것을 분류합니다. 100W LED 고층 조명 또는 산업 전력 모듈을 설계하든이 보드를 이해하면 안정적인 오래 지속되는 전자 제품을 구축하는 데 도움이됩니다. 또한 LT 회로와 같은 전문가와의 파트너 관계가 MCPCBS가 엄격한 성능과 품질 표준을 충족하도록하는 이유를 강조합니다.
주요 테이크 아웃
1. 제어 우월성 : 2-4 층 알루미늄 MCPCBS는 100–250 w/m · K 열전도율을 제공합니다.
2. 디자인 유연성 : 다층 구조는 복잡한 회로 (예 : 통합 드라이버, 센서 어레이)를 지원하는 동시에 자동차 조명과 같은 공간 제한된 응용 분야를위한 소형 발자국을 유지하는 동시에 복잡한 회로를 지원합니다.
3. 기계적 내구성 : 알루미늄 코어는 FR-4보다 2 ~ 3 배 더 나은 강성을 제공하여 산업 또는 자동차 환경에서 휘파람과 진동에 저항합니다.
4. 비용 효율성 : 균형 성능 및 예산-2 층 MCPCBS 소송 중급 (10–50W) 프로젝트, 4 층 디자인은 세라믹 PCB의 비용없이 고전력 (50-200W) 시스템을 처리합니다.
5. 산업국 초점 : LED 조명, 자동차 전자 제품 및 산업 전력 시스템의 지배적 인 MCPCBS의 열 및 기계적 강점을 활용하는 부문.
2-4 층 알루미늄 MCPCB는 무엇입니까?
혜택으로 뛰어 들기 전에 2-4 층 알루미늄 MCPCBS를 다른 PCB 유형과 구분하는 내용을 정의하는 것이 중요합니다. 이 보드는 핵심에서 열차 시청 알루미늄 기판을 다층 회로와 결합하여 열 성능 및 회로 밀도의 균형을 맞추는 하이브리드 솔루션을 만듭니다.
2-4 층 알루미늄 MCPCB의 핵심 구조
단일 계층 MCPCBS (하나의 회로 층이있는)와 달리 2-4 층 설계는 내부 신호, 전력 또는 접지 레이어를 추가하여 알루미늄 코어의 열차를 유지하면서 더 복잡한 회로를 활성화시킵니다. 구조에는 일반적으로 네 가지 주요 구성 요소가 포함됩니다.
| 레이어 구성 요소 | 목적 | 2-4 층 설계에 대한 사양 |
|---|---|---|
| 1. 알루미늄 코어 | 1 차 열차 지정 층; 회로에서 공기까지 열을 끌어냅니다. | 두께 : 0.8–3.8mm (사용자 정의 가능); 학년 : 6061 (가장 일반적) |
| 2. 절연 층 | 알루미늄 코어를 구리 회로에서 분리합니다. 전기 반바지를 방지합니다. | 물질 : 에폭시 또는 폴리이 미드; 두께 : 25–75μm; 열전도율 : 1–3 w/m · k |
| 3. 구리 회로 층 | 신호, 전력 및 접지를위한 전도성 경로. | 2-4 층; 구리 두께 : 1–3oz (35–105μm) |
| 4. 솔더 마스크 | 구리를 산화로부터 보호합니다. 납땜 가능한 지역을 정의합니다. | 물질 : LPI 에폭시 (실내) 또는 UV- 내성 폴리이 미드 (실외); 두께 : 25–50μm |
계층 구성 : 2 층 대 4 층 MCPCBS
층의 수는 회로 복잡성과 열 성능에 직접 영향을 미칩니다. 응용 프로그램의 전력 및 공간 요구에 따라 선택하십시오.
| 구성 | 레이어 스택 업 | 가장 좋습니다 | 열전도율 | 비용 (상대) |
|---|---|---|---|---|
| 2 층 알루미늄 MCPCB | 상단 구리 회로 → 절연 층 → 알루미늄 코어 → (선택 사항) 하단 구리 층 | 중급 응용 프로그램 (10–50W) : LED 다운 라이트, 자동차 내부 조명, 소형 전원 공급 장치 | 100–150 w/m · k | 낮음 (100%) |
| 4 층 알루미늄 MCPCB | 상단 구리 → 절연 층 → 내부 신호 층 → 절연 층 → 알루미늄 코어 → 하단 구리 | 고전력 응용 분야 (50–200W) : 산업 인버터, LED 고축등, EV 충전 모듈 | 180–250 w/m · k | 높은 (200–250%) |
예제 레이어 수에 의한 사용 사례
2 층 : 30W LED 패널 조명은 2 층 MCPCB (LED 추적 용 층 층, 접지의 바닥 층)를 사용합니다.
4 층 : 150W 산업 전력 인버터는 4 개의 레이어를 사용합니다. 전력 추적 용은 2, 신호 경로 용 1 개, 접지 용 1 개는 2 층 보드보다 3 배 더 빠른 MOSFETS에서 열을 제거합니다.
왜 2-4 층 알루미늄 MCPCBS가 고열 애플리케이션에서 뛰어납니다
이 보드의 가치는 열 축적 및 회로 복잡성이라는 고출력 전자 제품에 대한 두 가지 중요한 통증 지점을 해결할 수있는 능력에 있습니다. 다음은 가장 영향력있는 세 가지 이점입니다.
1. 우수한 열 관리 : 압력 하에서 구성 요소를 식히십시오
열은 고출력 전자 제품에서 조기 고장의 원인입니다. 2-4 층 알루미늄 MCPCBS이 세 가지 열 이점 으로이 문제를 해결합니다.
에이. 알루미늄 코어 : 내장 방열판
견고한 알루미늄 코어 (일반적으로 6061 등급)는 직접 열 경로 역할을하여 구성 요소 (예 : LED, IC)에서 열을 빼내고 보드 표면에 퍼집니다. 이로 인해 성능 저하가 저하되는 핫스팟 (FR-4 PCB의 공통)이 제거됩니다.
열전도율 비교 :
| PCB 유형 | 열전도율 (w/m · k) | 50W LED (25 ° C 주변)에 대한 TJ |
|---|---|---|
| 4 층 알루미늄 MCPCB | 200 | 75 ° C |
| 2 층 알루미늄 MCPCB | 120 | 88 ° C |
| 단일 계층 MCPCB | 80 | 102 ° C |
| FR-4 PCB | 0.3 | 145 ° C (임계 실패) |
비. 다층 열 분포
4 층 MCPCBS의 내부 층은 열 비아 또는 구리 평면 전용으로 전용 될 수 있으며, 열 확산이 더욱 향상됩니다. 예를 들어:
100W LED의 4 층 MCPCB는 각 LED에서 열 바이아스 (0.3mm 직경)에 연결된 내부 구리 평면 (2oz 두께)을 사용하여 TJ를 15 ° C vs. 2 계층 설계를 감소시킵니다.
기음. 절연 층 효율
절연 층 (에폭시 또는 폴리이 미드)은 두 가지 요구 사항을 균형을 유지합니다. 전기 단열 (구리와 알루미늄 사이의 반바지를 방지하기 위해)과 열전도율 (열 전도도). 고성능 MCPCBS는 2-3 w/m · K 열전도율로 에폭시를 사용합니다.
2. 타협없이 높은 성분 밀도
고출력 응용 프로그램은 종종 여러 구성 요소 (드라이버, 커패시터, 센서)를 작은 공간 (단일 계층 MCPCBS 또는 FR-4 투쟁으로 포장해야합니다. 2-4 레이어 MCPCBS는 다음을 해결합니다.
A. 신호 및 전력 계층 분리 : 내부 레이어는 고전류 전력 트레이스 (예 : 산업 인버터의 경우 10A)를 처리하는 반면 외부 레이어는 저전압 신호 (예 : 센서의 경우 I2C)를 관리합니다.
B. 복잡한 회로 지원 : 4 층 디자인은 드라이버를 MCPCB에 직접 통합합니다 (예 : 50W LED의 4 층 보드는 내장 디밍 드라이버가 포함되어 있음) 외부 모듈의 필요성을 제거하고 공간을 절약 할 수 있습니다.
C. 조밀 한 영역의 정체 vias : 열전 비아 (구성 요소 밀도 영역에 2-3mm마다 배치) 내부 층에서 알루미늄 코어로 열을 전달합니다.
실제 예 : 4 층 MCPCB를 사용하는 자동차 헤드 라이트는 12 개의 고출력 LED, 드라이버 및 온도 센서를 100mm × 50mm 풋 프린트로 포장하여 단일 계층 보드에서는 불가능합니다.
3. 가혹한 환경의 기계적 내구성
고출력 전자 제품은 종종 진동 (산업 기계), 온도 사이클 (자동차 언더 호드) 또는 습도 (실외 조명)와 같은 어려운 조건에서 작동합니다. 2-4 층 알루미늄 MCPCBS는 여기에서 탁월합니다.
A.RIGIDITY : 알루미늄 코어는 FR-4보다 2-3 배 더 우수한 굽힘 강도를 제공하며, 반사석 납땜 또는 열 사이클링 (-40 ° C ~ 125 ° C) 동안의 펀에 저항합니다.
B.corrosion 저항성 : 6061 또는 5052와 같은 알루미늄 등급 (실외 MCPCBS에서 사용)은 UV- 내성 솔더 마스크 (IP67 등급)와 쌍을 이룰 때 녹과 수분에 저항합니다.
C. 진동 공차 : 알루미늄 코어의 질량 댐퍼 진동-FR-4 보드가 종종 솔더 조인트에서 깨진 산업 센서 또는 자동차 전자 제품의 비판적 진동.
테스트 데이터 : 2 층 알루미늄 MCPCB는 MIL-STD-883 당 1,000 시간의 진동 테스트 (20G, 10-2,000Hz)에서 살아 남았으며, FR-4 보드는 미량 균열로 인해 300 시간 후에 실패했습니다.
2-4 층 알루미늄 MCPCBS 대 기타 PCB 유형
이 보드가 고열 애플리케이션을위한 최고의 선택 인 이유를 이해하려면 FR-4, 단일 계층 MCPCB 및 세라믹 PCB와 같은 일반적인 대안과 비교하십시오.
| 메트릭 | 2-4 층 알루미늄 MCPCB | FR-4 PCB | 단일 계층 MCPCB | 세라믹 PCB (ALN) |
|---|---|---|---|---|
| 열전도율 | 100–250 w/m · k | 0.2–0.4 w/m · k | 60–100 w/m · k | 180–220 w/m · k |
| 최대 전원 처리 | 10-200W | <10W | 5–50W | 50–300W |
| 회로 복잡성 | High (다층, 드라이버) | 중간 (간단한 회로) | 낮음 (단일 레이어 만 해당) | 높음 (그러나 비용이 많이 듭니다) |
| 기계적 강도 | 높음 (단단하고 진동 방지) | 낮음 (warping prone warping) | 중간 (단단하지만 제한된 층) | 높은 (부서지기) |
| 비용 (평방 씩) | $ 1.50– $ 4.00 | $ 0.50– $ 1.00 | $ 1.00– $ 2.00 | $ 5.00– $ 10.00 |
| 가장 좋습니다 | 우주가 제한된 앱 | 저전력 표시기 | 중급, 간단한 디자인 | 초고력 (예 : 레이저) |
재료 선택을위한 주요 테이크 아웃
A. 고출력 프로젝트의 90%에 대한 A.Choose 2-4 층 알루미늄 MCPCBS : 대안보다 열 성능, 비용 및 설계 유연성의 균형을 유지합니다.
B.> 10W 응용 분야의 경우 Avoid FR-4 : 과열 및 조기 고장을 유발합니다.
C. CERAMIN PCB는> 200W 초고속 전력에 대해서만 사용합니다. 알루미늄 MCPCB보다 3-5 배 더 비쌉니다.
2-4 층 알루미늄 MCPCBS의 실제 응용 프로그램
이 보드는 세 가지 주요 산업에서 지배적이며 각각은 고유 한 강점을 활용합니다.
1. LED 조명 : #1 유스 케이스
LED는 백열 전구에 비해 "냉각"하더라도 열을 생성합니다. 100W LED의 경우 70-80%의 에너지가 열로 손실됩니다. 2-4 층 알루미늄 MCPCBS는 표준입니다.
A.2 계층 MCPCBS : 주거용 LED 전구 (10–30W) 및 상업용 다운 라이트 (30–50W)에 사용됩니다. 상단 레이어는 LED 어레이를 보유하고, 하단 층은 접지를 제공합니다.
B.4 층 MCPCBS : 하이 베이 조명 (50–200W) 및 경기장 조명에 이상적입니다. 내부 레이어는 디밍 드라이버와 열 센서를 통합하여 고정물의 전체 크기를 단일 계층 설계 대 30% 감소시킵니다.
산업 영향 : 4 층 MCPCB를 사용하는 100W LED 고층 광선은 50,000 시간 후에 90% 밝기를 유지하여 FR-4 기반 고정물의 수명을 부여합니다.
2. 자동차 전자 장치 : 부하 및 조명
현대 자동차는 ADAS 센서, EV 충전 모듈 및 LED 헤드 라이트와 같은 고전력 전자 장치에 의존합니다. 2-4 층 알루미늄 MCPCBS는 열 및 기계적 내구성으로 인해 여기에서 뛰어납니다.
A.2 계층 MCPCBS : 자동차 내부 조명 (10–20W) 및 ADAS 카메라 (20–30W)에 사용됩니다. 소형 크기는 단단한 공간에 맞는 반면, 알루미늄 코어는 아래쪽 온도 (-40 ° C ~ 85 ° C)를 처리합니다.
B.4 계층 MCPCBS : EV 전원 모듈 (50–150W) 및 LED 헤드 라이트 (30–60W)에 배포되었습니다. 내부 레이어는 고전류 트레이스 (예 : 헤드 라이트 LED의 경우 15A)를 관리하는 반면 알루미늄 코어는 MOSFET에서 열을 소산합니다.
기음OMPLIANCE NOTE : 모든 자동차 MCPCBS는 AEC-Q200 (구성 요소 신뢰성) 및 IEC 60068 (환경 테스트) 표준 (안전 크리티컬 시스템에 대한 비판을 충족합니다.
3. 산업 전력 전자 장치 : 인버터 및 드라이브
산업용 기계 (예 : CNC 라우터, 모터 드라이브)는 강력한 열을 생성하는 고출력 인버터와 컨버터를 사용합니다. 2-4 층 알루미늄 MCPCBS 이러한 시스템이 안정적으로 실행되도록합니다.
A.2 계층 MCPCBS : 소형 인버터 (10–50W) 및 센서 모듈 (10–20W)에 사용됩니다. 그들의 강성은 공장 진동에 저항하는 반면 열전기율은 IGBT를 시원하게 유지합니다.
B.4 계층 MCPCBS : 대형 드라이브 (50–200W) 및 전원 공급 장치 용. 내부 층은 고전압 (480V)과 저전압 (5V) 회로를 분리하여 아크를 방지하고 안전성을 향상시킵니다.
사례 연구 : 모터 드라이브에서 4 층 MCPCBS를 사용하는 공장은 다운 타임을 40%줄였습니다.이 보드는 과열없이 2,000 시간의 지속적인 작동에서 살아 남았습니다.
LT 회로가 고품질 2-4 층 알루미늄 MCPCB를 제공하는 방법
2-4 층 알루미늄 MCPCB는 분명한 이점을 제공하지만 제조에는 전문화 된 전문 지식이 필요합니다. LT Circuit의 MCPCB 생산에 중점을 두어 보드가 엄격한 성능 표준을 충족시킵니다.
1. 고급 제조 공정
A. Precision Lamination : LT 회로는 ± 1 ° C 온도 제어를 갖는 진공 프레스를 사용하여 구리 층, 절연 재료 및 알루미늄 코어를 전반적으로 균일 한 열전도율을 확보합니다.
B. LASER DRILLING : 내부 층 연결을위한 Microvias (0.1–0.3mm)는 알루미늄 코어를 분해하는 기계적 응력을 피하기 위해 UV 레이저로 시추됩니다.
C. 정체 테스트 : 모든 MCPCB는 열 영상 (FLIR 카메라)을 겪고 열 소산을 확인합니다.
2. 품질 인증
LT 회로는 신뢰성을 보장하기 위해 글로벌 표준을 준수합니다.
A.IPC-6012 클래스 3 : PCB의 최고 품질 표준으로 중요한 응용 분야에서 기계 및 전기 성능을 보장합니다.
B.UL 94 V-0 : 실내 또는 밀폐 된 전자 제품에 중요한 솔더 마스크의 화재 안전 인증.
C.ROHS/REACH 준수 : 모든 재료에는 유해 물질 (리드, 수은)이 없으며 글로벌 환경 규정을 충족합니다.
3. 응용 프로그램 사용자 정의
LT Circuit은 프로젝트의 요구에 맞는 맞춤형 솔루션을 제공합니다.
A. 알루미늄 등급 선택 : 6061 (전도도 및 강도의 균형) 대부분의 응용 분야; 야외 조명을위한 5052 (부식 방지).
B. 층 사용자 정의 : 파워 평면, 신호 경로 또는 열 VIA의 내부 레이어를 추가합니다.
c.surface 마감 : 실외/자동차 사용을위한 Enig (Electroless Nickel Immersion Gold) (부식 저항); 비용에 민감한 실내 프로젝트를위한 Hasl (Hot Air Solder Leving).
FAQ
Q : 2-4 층 MCPCBS의 알루미늄 코어의 최소 및 최대 두께는 얼마입니까?
A : LT 회로는 0.8mm (자동차 내부 조명과 같은 소형 응용 프로그램)에서 3.8mm (고출력 산업 드라이브)에서 알루미늄 코어 두께를 제공합니다. 두꺼운 코어는 더 나은 열 질량을 제공하지만 무게를 증가시킵니다. 공간과 중량 제약을 기반으로 코즈.
Q : 2-4 층 알루미늄 MCPCBS는 무연 납땜과 함께 사용할 수 있습니까?
A : 예-모든 재료 (알루미늄 코어, 절연 층, 솔더 마스크)는 리더 프리 리플 로우 프로파일 (240–260 ° C)과 호환됩니다.
Q : 프로젝트에 필요한 알루미늄 코어 두께를 어떻게 계산합니까?
A :이 공식을 시작점으로 사용하십시오.
코어 두께 (mm) = (LED 파워 (W) × 0.02) + 0.8
예를 들어, 50W LED는 0.02 × 50 + 0.8 = 1.8mm 코어가 필요합니다. 밀폐 된 비품 (0.2mm 추가) 또는 실외 사용 (0.4mm 추가)을 조정하여 열 소산 감소를 설명합니다.
Q : 4 층 알루미늄 MCPCBS는 BGA 또는 QFPS와 같은 SMT 구성 요소와 호환됩니까?
A : 물론. LT Circuit의 4 층 MCPCBS는 정확한 패드 정렬 (± 5μm)으로 미세 피치 SMT 구성 요소 (0.4mm BGA 피치까지)를 지원합니다. 알루미늄 코어의 강성으로 인해 융통성있는 PCB와 같은 리플 로우 납땜 중 성분 오정렬이 날아갈 수 있습니다.
Q : LT 회로에서 2-4 층 알루미늄 MCPCB의 리드 타임은 무엇입니까?
A : 프로토 타입 (5-10 단위)은 7-10 일이 걸립니다. 대량 생산량 (1,000 개 이상)은 2-3 주가 걸립니다. 긴급 산업 수리 또는 자동차 런칭 마감일과 같은 긴급 프로젝트에는 Rush Options (프로토 타입의 경우 3-5 일)를 사용할 수 있습니다.
2-4 층 알루미늄 MCPCBS로 피하는 일반적인 디자인 실수
올바른 재료를 사용하더라도 디자인이 열악하면 성능이 저하 될 수 있습니다. 다음은 다음을 피하는 최고의 함정입니다.
1. 열 비아를 중개합니다
A.Mistake : 고출력 구성 요소 (예 : 50W LED)에 0.1mm VIAS를 사용하면 알루미늄 코어로의 열 흐름을 제한합니다.
B.Solution : 열 생성 구성 요소에서 2-3mm마다 간격을두고 0.3–0.5mm 열 VIA를 사용하십시오. 100W LED 어레이의 경우 LED 당 8-10 열 VIA를 추가하여 열 분포를 균일하게 보장하십시오.
2. 단열 층 열전도율을 높이십시오
A.Mistake : 저렴한 절연 층 (1 w/m · k)을 선택하면 구리 층과 알루미늄 코어 사이에 열 병목 현상이 생성됩니다.
B.Solution : 4 층 MCPCBS의 고성능 에폭시 또는 폴리이 미드 절연 층 (2–3 W/M · K)을 지정합니다. 이는 고출력 구성 요소의 경우 TJ를 10-15 ° C로 줄입니다.
3. 실외 사용을위한 탑승 한 솔더 마스크
A.Mistake : 실외 조명에 표준 에폭시 솔더 마스크를 사용하면 2-3 년 안에 UV 분해 및 부식이 발생합니다.
B.Solution : 실외 MCPCBS의 UV 저항성 폴리이 미드 솔더 마스크 (IP67 등급)를 선택합니다. 5-10 년 동안 햇빛, 비 및 온도주기를 견딜 수 있습니다.
4. 2 층이 작동 할 때 4 층과 복잡하게 복잡합니다
A.Mistake : 30W LED 다운 라이트에 4 층 MCPCB를 지정하면 성능 이점이없는 불필요한 비용 (2 층보다 50%)이 추가됩니다.
B.Solution : 10-50W 애플리케이션에는 2 층 MCPCBS를 사용합니다. > 50W 시스템 또는 통합 드라이버/센서가 필요한 4 층 설계를 예약하십시오.
5. 부족 구성 요소 배치
A.Mistake : 열 감지 구성 요소 (예 : 센서)를 고출력 LED (5mm 이내)에 너무 가깝게 배치하면 열로 인해 부정확 한 판독 값이 발생합니다.
B.Solution : 열원과 민감한 구성 요소 사이에 10-15mm 간격을 유지하십시오. 4 층 MCPCBS의 경우 내부 층의 센서 신호를 노선하여 열에서 보호합니다.
결론
2-4 층 알루미늄 MCPCBS는 FR-4, 단일 계층 MCPCB 및 세라믹 PCB조차도 해결할 수없는 열 및 설계 문제를 해결하는 현대식 고급 전자 장치의 중추입니다. 열전도율 (100–250 w/m · k), 다층 회로 밀도 및 기계적 내구성의 독특한 조합은 LED 조명, 자동차 전자 제품 및 산업용 전력 시스템에 필수 불가결합니다.
MCPCB를 선택할 때 세 가지 주요 요소에 중점을 둡니다. 레이어 수 (중간 전원의 2 계층, 고전력의 4 층), 알루미늄 등급 (대부분의 응용 분야의 경우 6061) 및 절연 층 열전도율 (최적의 열 전달의 경우 2–3 w/m · K). 소형 열 비아와 같은 일반적인 디자인 실수를 피하거나 잘못된 솔더 마스크를 사용하고 LT 회로와 같은 전문가와 파트너 관계를 맺으면 MCPCB가 수년간 신뢰할 수있는 성능을 제공 할 수 있습니다.
고전력 전자 장치가 계속 발전함에 따라 (예 : 200W+ EV 충전 모듈, 차세대 LED 경기장 조명), 2-4 층 알루미늄 MCPCBS는 골드 표준으로 유지됩니다.
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