行業觀察:金屬基板與FR-4 PCB技術路線分化,高導熱需求
隨著新能源汽車、高功率LED照明及工業電源等領域的技術發展,電子系統對散熱與集成的需求日益凸顯。作為載體,鋁基板(金屬基板)與普通FR-4 PCB在結構、材料與應用上呈現出不同的發展方向,受到行業持續關注。
一、結構設計:散熱導向與集成導向
鋁基板通常采用三層結構:電路層(銅箔)、絕緣導熱層(IMC)和金屬基層(常用鋁材)。其設計側重于熱傳導效率,通過金屬基材快速分散熱量。
普通FR-4 PCB則以玻璃纖維增強環氧樹脂為基材,支持多層電路疊構,可通過微孔互聯與精細線路實現高密度集成,但其導熱性能相對有限。
行業比喻:
鋁基板類似“具備散熱功能的電路載體”,FR-4 PCB則更偏向于“實現復雜電氣連接的平臺”。
二、主要性能比較
對比項目 鋁基板(典型值) FR-4 PCB(典型值)
導熱系數 1.0–3.0 W/(m·K)(鋁基) 0.3–0.4 W/(m·K)
長期耐溫性 可支持150°C以上環境 常規材料適用130°C以下環境
機械穩定性 結構強度較高,不易變形 多層板在熱應力下需注意翹曲
層疊能力 多為單/雙層,多層成本較高 可實現多層及高密度布線
絕緣強度 絕緣層耐壓常達3000V以上 取決于介質材料與厚度
鋁基板的絕緣層(IMC)是其關鍵組成部分,一般采用環氧樹脂與陶瓷填料復合,在電氣絕緣的同時提升導熱能力。
三、應用場景各有側重
鋁基板常見于:
· LED照明:大功率模組、COB光源
· 功率轉換:電源模塊、電機驅動
· 汽車電子:大燈控制器、電池管理系統
FR-4 PCB常見于:
· 消費電子:智能手機、計算機
· 通信設備:路由器、基站模塊
· 工業控制:多層級系統主板
四、工藝差異
鋁基板因含有金屬層,在鉆孔等機械加工中需選用適當刀具與參數;表面處理也需注意工藝溫度。FR-4 PCB則具有更好的加工兼容性與成熟的工藝體系。
五、選型建議
綜合行業實踐,選型時可參考以下方向:
· 考慮鋁基板:電路中有集中發熱元件,或對機械強度、散熱有明確要求。
· 考慮FR-4 PCB:設計需要高密度互聯、信號完整性要求高或成本控制較嚴格。
· 復合結構:對于散熱與布線均有較高要求的場合,可評估混壓或嵌金屬芯等方案。