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(仅供参考)铝基板基本知识

铝基板板材 铝基板 铝基板(金属基散热板(包含铝基板,铜基板,铁基板))是低合金化的 Al-Mg-Si 系高塑性合金板(结构见下图),它具有良好的导热性、电气绝缘性能和机械加 工性能,铝基板与传统的 FR-4 相比,采用相同的厚度,相同的线宽,铝基板 能够承载更高的电流,铝基板耐压可达 4500V,导热系数大于 2.0,目前在行业 中以铝基板为主。 特点 ●采用表面贴装技术(SMT);
金属基层 绝缘金属基板采用何种金属,需要取决于金属基板的热膨胀系数,热传导能力, 强度,硬度,重量,表面状态和成本等条件的综合考虑。 一般情况下,从成本和技术性能等条件来考虑,铝板是比较理想的选择。可供选 择的铝板有 6061,5052,1060 等。如果有更高的热传导性能、机械性能、电性 能和其它特殊性能的要求,铜板、不锈钢板、铁板和硅钢板等亦可采用。
Ø 在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理,从而降低模块运行 温度,延长使用寿命,提高功率密度和可靠性; Ø 减少散热器和其它硬件(包括热界面材料)的装配,缩小产品体积, 降低硬件及装配成本; Ø 将功率电路和控制电路最优化组合; Ø 取代易碎的陶瓷基板,获得更好的机械耐久力。
铝基板工作原理 功率器件表面贴装在电路层,器件运行时所产生的热量通过绝缘层快速传导到金 属基层,然后由金属基层将热量传递出去,从而实现对器件的散热(请见图 2)
铝基板生产 与传统的 FR-4 相比,铝基板能够将热阻降至最低,使铝基板具有极好的热传导 性能;与厚膜陶瓷电路相比,它的机械性能又极为优良。 此外,铝基板还有如下独特的优势: Ø 符合 RoHs 要求; Ø 更适应于 SMT 工艺;
图3 铝基板构成 线路层 [1] 线路层(一般采用电解铜箔)经过蚀刻形成印制电路,用于实现器件的装配 和连接。与传统的 FR-4 相比,采用相同的厚度,相同的线宽,铝基板能够承载 更高的电流。
铝基板与 FR-4 的铜箔电流承载能力的比较 绝缘层 绝缘层是铝基板最核心的技术,主要起到粘接,绝缘和导热的功能。铝基板绝缘 层是功率模块结构中最大的导热屏障。绝缘层热传导性能越好,越有利于器件运 行时所产生热量的扩散,也就越有利于降低器件的运行温度,从而达到提高模块 的功率负荷,减小体积,延长寿命,提高功率输出等目的。 图 5 是一个典型的电机控制器模块,其中右侧图示采用传统工艺(FR-4),使 用了大量的散热器、热界面材料和其它配件,模块体积庞大,结构复杂,装配成 本较高;而左侧因为采用了高导热性能的铝基板,得到了一个高度自动化的表贴 产品,整个产品的部件从 130 个减少到 18 个,功率负荷增加了 30%,模块体积 大大缩小。此类高功率密度的模块,只有高导热性能的铝基板方可胜任。
路灯铝基板 ●在电路设计方案中长产品使用寿命; ●缩小产品体积,降低硬件及装配成本; ●取代易碎的陶瓷基板,获得更好的机械耐久力。结构 铝基覆铜板是一种金属线路板材料、由铜箔、导热绝缘层及金属基板组成,它的 结构分三层: yer 线路层:相当于普通 PCB 的覆铜板,线路铜箔厚度 loz 至 10oz。
铝基板基本知识 定义 铝基板是一种具有良好散热功能的金属基覆铜板,一般单面板由三层结构所组 成,分别是电路层(铜箔)、绝缘层和金属基层。用于高端使用的也有设计为双 面板,结构为电路层、绝缘层、铝基、绝缘层、电路层。极少数应用为多层板, 可以由普通的多层板与绝缘层、铝基贴合而成。 LED 铝基板 LED 铝基板就是 PCB,也是印刷线路板的意思,只是线路板的材料是铝合金,以 前我们一般的线路板的材料是玻纤,但现在因为 LED 发热较大,所以 LED 灯具用 的线路板一般是铝基板,能够导热快,其他设备或电器类用的线路板还是玻纤板!
DielcctricLayer 绝缘层:绝缘层是一层低热阻导热绝缘材料。厚度为:0.003” 至 0.006”英寸是铝基覆铜板的核心技术所在,已获得 UL 认证。BaseLayer 基层: 是金属基板,一般是铝或可所选择铜。铝基覆铜板和传统的环氧玻璃布层压板等。
电路层(即铜箔)通常经过蚀刻形成印刷电路,使组件的各个部件相互连接,一 般情况下,电路层要求具有很大的载流能力,从而应使用较厚的铜箔,厚度一般 35μm~280μm;导热绝缘层是铝基板核心技术之所在,它一般是由特种陶瓷填充 的特殊的聚合物构成,热阻小,粘弹性能优良,具有抗热老化的能力,能够承受 机械及热应力。该公司生产的高性能铝基板的导热绝缘层正是使用了此种技术, 使其具有极为优良的导热性能和高强度的电气绝缘性能;金属基层是铝基板的支 撑构件,要求具有高导热性,一般是铝板,也可使用铜板(其中铜板能够提供更 好的导热性),适合于钻孔、冲剪及切割等常规机械加工。 PCB 材料相比有着其它材料不可比拟的优点。适合功率组件表面贴装 SMT 公艺。 无需散热器,体积大大缩小、散热效果极好,良好的绝缘性能和机械性能。
LED 晶粒基板
LED 晶粒基板主要是作为 LED 晶粒与系统电路板之间热能导出的媒介,藉由打 线、共晶或覆晶的制程与 LED 晶粒结合。而基于散热考量,目前市面上 LED 晶 粒基板主要以陶瓷基板为主,以线路备制方法不同约略可区分为:厚膜陶瓷基板、 低温共烧多层陶瓷、以及薄膜陶 瓷基板三种,在传统高功率 LED 元件,多以厚 膜或低温共烧陶瓷基板作为晶粒散热基板,再以打金线方式将 LED 晶粒与陶瓷基 板结合。如前言所述,此金线连结 限制了热量沿电极接点散失之效能。因此, 近年来,国内外大厂无不朝向解决此问题而努力。其解决方式有二,其一为寻找 高散热系数之基板材料,以取代氧化铝, 包含了矽基板、碳化矽基板、阳极化 铝基板或氮化铝基板,其中矽及碳化矽基板之材料半导体特性,使其现阶段遇到 较严苛的考验,而阳极化铝基板则因其阳极化氧 化层强度不足而容易因碎裂导 致导通,使其在实际应用上受限,因而,现阶段较成熟且普通接受度较高的即为 以氮化铝作为散热基板;然而,目前受限于氮化铝基板 不适用传统厚膜制程(材 料在银胶印刷后须经 850℃大气热处理
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