金属芯印刷电路基板（Metal Core Printed Circuit Board，MCPCB）是在原有的PCB基础上，将热导率较高的金属（如铝、铜等）压合到PCB上，形成金属层、绝缘层和线路层三明治结构（见图7-5）。根据使用金属基材的不同，MCPCB分为铜基MCPCB、铝基MCPCB和铁基MCPCB，而LED散热中使用得较多的是铝基MCPCB。

图7-5　MCPCB结构示意图及实物图

线路层相当于普通PCB的覆铜层，铜箔背面经过化学氧化处理以便和绝缘层结合，表面镀金或镍，目的是增加抗氧化性及抗剥强度。线路铜箔厚度一般在1～4 oz。绝缘层是一层有机绝缘材料，起绝缘层作用，厚度为75～150μm。绝缘层太厚会影响热量的散发，若太薄易引起金属芯与组件引线短路。绝缘层放在经过阳极氧化、绝缘处理过的铝板上，经层压用表面的铜层牢固结合在一起。基层是一层金属基板，可以是Al、Cu、Fe，厚度为1.0～3.2 mm。其散热效果与金属层厚度及绝缘介质的导热性有关。

MCPCB优点是成本低，可实现大尺寸、大规模生产，适用于表面贴装技术（SMT）封装工艺，并在封装时实现了热电分离，在目前大功率LED封装中居于主导地位。但也存在一些明显不足：由于中间绝缘层为含无机填充物的环氧树脂，热导率较低［0.2 W／（m·K）］，限制了整个基板的导热能力；热膨胀系数（CTE）不匹配，Al或Cu与大部分LED衬底材料的CTE都不匹配，固晶界面应力大，容易产生裂缝、脱层问题；使用温度较低，由于有机绝缘层耐热性较差，限制了MCPCB使用温度。(www.daowen.com)

如何提高中间绝缘层的热导率和耐热性成为MCPCB基板的研究重点。目前的技术途径主要包括［96］：

①用高导热绝缘材料代替有机绝缘材料，制备绝缘层。美国Thermastrate公司使用高温陶瓷作为MCPCB的绝缘层。新型MCPCB热导率提高到200 W／（m·K），并能承受较高的使用温度（200℃）。中国台湾科技公司采用类钻碳材料DLC［Diamond Like Carbon，热导率为475 W／（m·K）］取代绝缘层，应用于MCPCB的制作，制得的MCPCB的热导率也提高不少。在金属铝表面通过阳极氧化、微弧氧化等方式生长氧化铝膜作为绝缘层，然后通过丝网印刷或溅射制作电路层制备MCPCB。采用该技术的最大特点是金属铝与氧化铝结合力强，热导率可达10～20 W／（m·K），耐热性好；但工艺复杂，成本高。

②通过特殊的技术，对局部绝缘层进行处理，使芯片直接焊接在金属基板上，或通过高导热结构实现芯片和金属基板的连接。通过局部去除MCPCB中的绝缘层，LED芯片直接固晶在镀银铝基板上（通过引线与外周的焊盘电互连），如图7-6所示。一方面基板导热能力大大提高，同时由于镜面铝基板反射率高（达到98%），可以大幅度提高LED出光效率，但存在耐击穿电压低等安规问题。Wang等人研究出Super MCPCB，其集成的金属柱位于LED器件正下方，能有效地散热，热阻降低明显，导热性能更好。为了提高大功率多芯片LED模块的散热性能，Juntunen等人采用铜通孔来制备属芯印刷电路板，此电路板相比于相同布局的氧化铝模块，热阻降低了55%，有较好的散热性能。

图7-6　绝缘层特殊处理的MCPCB