Alüminyum PCB vs FR-4: LED ve Güç Uygulamaları İçin Karşılaştırma

Alüminyum PCB vs FR-4: Hangi PCB Malzemesi Projenize Uygun?

Elektronik tasarımda ısı yönetimi kritik bir faktördür. LED aydınlatma, güç elektroniği ve motor sürücüleri gibi uygulamalarda doğru PCB malzemesi seçimi, ürün ömrünü ve performansını doğrudan etkiler.

Bu rehberde, WellPCB mühendislik ekibiyle Alüminyum PCB (MCPCB) ve FR-4 PCB arasındaki temel farkları detaylı olarak inceliyoruz.

Temel Yapısal Farklar

FR-4 PCB Yapısı

FR-4, cam elyafı takviyeli epoksi reçine laminattan üretilen standart PCB malzemesidir.

FR-4 Katman Yapısı:

Katman	Malzeme	Kalınlık
Üst Bakır	Bakır folyo	35µm (1oz)
Dielektrik	Cam elyafı + Epoksi	0.2-1.6mm
Alt Bakır	Bakır folyo	35µm (1oz)

Alüminyum PCB (MCPCB) Yapısı

Metal Çekirdekli PCB (MCPCB), alüminyum veya bakır taban üzerine inşa edilir.

Alüminyum PCB Katman Yapısı:

Katman	Malzeme	Kalınlık	Fonksiyon
Bakır Devre	Bakır folyo	35-140µm	Elektrik iletimi
Dielektrik	Termal iletken epoksi	75-150µm	Elektrik izolasyonu + Isı transferi
Alüminyum Taban	1050/5052/6061	0.8-3.0mm	Isı dağıtımı

Termal İletkenlik Karşılaştırması

Bu en kritik farktır ve Alüminyum PCB'nin temel avantajıdır.

Termal İletkenlik Değerleri

Malzeme	Termal İletkenlik	FR-4'e Göre
FR-4 Epoksi	0.25-0.30 W/mK	1x (referans)
Standart MCPCB	1.0-1.5 W/mK	4-6x daha iyi
Yüksek Performans MCPCB	2.0-3.0 W/mK	8-12x daha iyi
Premium MCPCB	3.0-8.0 W/mK	12-32x daha iyi
Saf Alüminyum	200-237 W/mK	~800x daha iyi

> Hommer Zhao, WellPCB Termal Mühendisi: "LED uygulamalarında her 10°C sıcaklık düşüşü, LED ömrünü yaklaşık 2 kat uzatır. Alüminyum PCB kullanarak junction sıcaklığını 20-30°C düşürmek, LED'in ömrünü 4-8 kat artırabilir. Bu, toplam sahip olma maliyetinde büyük tasarruf demektir."

Isı Dağıtım Simülasyonu

Senaryo: 10W LED modül, 25°C ortam sıcaklığı

PCB Türü	Junction Sıcaklığı	LED Ömrü Etkisi
FR-4 (1.6mm)	95-105°C	Referans
MCPCB 1.0 W/mK	65-75°C	2-4x uzun ömür
MCPCB 2.0 W/mK	55-65°C	4-8x uzun ömür

Termal Genleşme Katsayısı (CTE)

CTE uyumsuzluğu, lehim bağlantılarında stres ve arızaya yol açar.

Malzeme	CTE (ppm/°C)	Bakırla Uyum
Bakır	17	Referans
Alüminyum	23	Yakın (%35 fark)
FR-4 (X-Y)	14-17	İyi
FR-4 (Z)	70-110	Kötü

Sonuç: Alüminyum PCB'nin Z-ekseni CTE'si, FR-4'e göre çok daha düşüktür, bu da metalize deliklerde daha az stres ve daha güvenilir bağlantılar anlamına gelir.

Katman Sayısı ve Tasarım Karmaşıklığı

FR-4 Avantajı: Çok Katmanlı Tasarım

Özellik	FR-4	Alüminyum PCB
Maksimum Katman	20+ katman	Genelde 1-2 katman
Via Türleri	Through, blind, buried	Sınırlı
Tasarım Karmaşıklığı	Yüksek	Düşük-Orta
BGA Montajı	Uygun	Sınırlı

Alüminyum PCB Katman Seçenekleri

Tür	Katman	Uygulama
Tek Yüzlü	1	LED, basit güç
Çift Yüzlü	2	Daha karmaşık LED
Hibrit	2-4	FR-4 + Alüminyum
COB (Chip on Board)	1	Yüksek yoğunluk LED

Maliyet Karşılaştırması (2026)

Birim Maliyet Analizi

Faktör	FR-4	Alüminyum PCB	Fark
Hammadde	Düşük	Orta-Yüksek	MCPCB %30-50 pahalı
İşleme	Standart	Özel ekipman	MCPCB %20-30 pahalı
Prototip (5 adet)	$10-30	$25-60	MCPCB 2x pahalı
Seri (1000 adet)	$0.50-2	$1-4	MCPCB 2x pahalı

Toplam Sahip Olma Maliyeti (TCO)

Faktör	FR-4	Alüminyum PCB
PCB Maliyeti	Düşük	Yüksek
Soğutucu İhtiyacı	Gerekli	Genelde gereksiz
LED Ömrü	Kısa	Uzun
Garanti Maliyeti	Yüksek	Düşük
TOPLAM TCO	Orta-Yüksek	Düşük-Orta

Sonuç: LED uygulamalarında Alüminyum PCB, yüksek ilk maliyet ama düşük toplam maliyet sunar.

Uygulama Alanları

Alüminyum PCB İdeal Uygulamalar

Uygulama	Neden MCPCB?
LED Aydınlatma	Yüksek ısı, uzun ömür gereksinimi
Otomotiv LED	Titreşim + ısı dayanımı
Güç Elektroniği	MOSFET, IGBT soğutma
Motor Sürücüleri	Yüksek akım, ısı
Solar İnvertörler	Güç yoğunluğu
Beyaz Eşya	Güvenilirlik

FR-4 İdeal Uygulamalar

Uygulama	Neden FR-4?
Dijital Devreler	Düşük ısı, çok katman
Kontrol Kartları	Karmaşık tasarım
IoT Cihazları	Maliyet hassasiyeti
Tüketici Elektroniği	Yüksek hacim, düşük maliyet
RF/Mikrodalga	Rogers tercih edilir

LED Uygulamaları: Detaylı Karşılaştırma

LED Türüne Göre PCB Seçimi

LED Türü	Güç/LED	Önerilen PCB	Gerekçe
Gösterge LED	<0.1W	FR-4	Düşük ısı
Mid-Power LED	0.2-0.5W	FR-4 veya MCPCB	Termal tasarıma bağlı
High-Power LED	1-5W	MCPCB	Yüksek ısı yoğunluğu
COB LED	10-100W	MCPCB	Kritik termal yönetim

LED Aydınlatma Sektör Standartları

Uygulama	Önerilen Dielektrik	Gerekçe
Ticari Aydınlatma	1.5-2.0 W/mK	Maliyet/performans dengesi
Endüstriyel	2.0-3.0 W/mK	Zorlu ortam koşulları
Otomotiv Far	2.0-3.0 W/mK	Güvenlik kritik
Medikal Aydınlatma	2.0+ W/mK	Güvenilirlik

Tasarım Rehberi

Alüminyum PCB Tasarım İpuçları

1. Termal Via Kullanımı:

FR-4'te termal via kullanılır, MCPCB'de gerekli değildir (alüminyum taban zaten iletken).

2. Bakır Kalınlığı:

Akım	Önerilen Bakır
<3A	1oz (35µm)
3-10A	2oz (70µm)
>10A	3oz+ (105µm+)

3. Minimum İz Genişliği:

Bakır	Minimum İz	Minimum Aralık
1oz	0.15mm	0.15mm
2oz	0.20mm	0.20mm
3oz	0.25mm	0.25mm

LED Yerleşim Kuralları

•LED'ler arası minimum mesafe: LED gövde genişliğinin 1.5x'i

•Kenardan minimum mesafe: 2mm

•Termal pad boyutu: LED pad boyutunun minimum 1.2x'i

WellPCB MCPCB Hizmetleri

Hizmet	Özellik	Değer
Dielektrik Seçenekleri	1.0 / 1.5 / 2.0 / 3.0 W/mK	Tüm uygulamalar
Alüminyum Kalınlığı	0.8 / 1.0 / 1.5 / 2.0 / 3.0mm	Esneklik
Bakır Kalınlığı	1oz - 6oz	Yüksek akım
Yüzey İşlemi	HASL, ENIG, OSP	Tüm seçenekler
Minimum Sipariş	5 adet	Prototip uygun
Teslimat	3-7 gün	Express mevcut

Kalite Sertifikaları

•ISO 9001 Kalite Yönetimi

•UL 94V-0 Alev Geciktirici

•RoHS Uyumlu

•IPC-A-610 Class 2/3

Karar Ağacı: Hangi PCB'yi Seçmeli?

Adım 1: Isı Üretimini Değerlendirin

Isı Yoğunluğu	Önerilen PCB
<1 W/cm²	FR-4 yeterli
1-3 W/cm²	MCPCB düşünün
>3 W/cm²	MCPCB zorunlu

Adım 2: Tasarım Karmaşıklığını Kontrol Edin

Karmaşıklık	Önerilen PCB
Tek/çift yüz, basit	Her ikisi uygun
4+ katman, BGA	FR-4
Hibrit ihtiyaç	FR-4 + MCPCB

Adım 3: Maliyet-Performans Dengesi

Öncelik	Önerilen PCB
İlk maliyet kritik	FR-4 + soğutucu
Ömür maliyeti kritik	MCPCB
Premium ürün	MCPCB

Sonuç

Kriter	FR-4	Alüminyum PCB
Termal Performans	Düşük	Mükemmel
Katman Sayısı	Yüksek	Düşük
İlk Maliyet	Düşük	Orta
Toplam Maliyet (LED)	Yüksek	Düşük
LED Uygulamaları	Düşük güç	Tüm güç seviyeleri
Güç Elektroniği	Sınırlı	İdeal

Özet:

•FR-4: Düşük ısılı dijital, kontrol ve IoT uygulamaları

•Alüminyum PCB: LED, güç, motor ve termal yönetim kritik uygulamalar

Projeniz için doğru PCB malzemesini seçmek mi istiyorsunuz? WellPCB mühendislik ekibi ücretsiz termal analiz ve malzeme önerisi sunuyor.

Kaynaklar

1.JHYPCB - Aluminum PCB vs FR4 PCB Comparison - Kapsamlı karşılaştırma

2.PCBWay - Difference between Aluminum and FR4 PCB - Teknik detaylar

3.Saturn Electronics - FR-4 vs MCPCB for LED Thermal Management - LED termal yönetimi

4.Epec - Metal Core PCB vs Standard Circuit Boards - Metal çekirdekli PCB rehberi