鋁基板是一種具有良好散熱功能的金屬基復(fù)銅板,一般單面板由三層結(jié)構(gòu)所組成,分別是電路層(銅箔)、絕緣層和金屬基層。用于高端使用的也有設(shè)計為雙面板,結(jié)構(gòu)為電路層、絕緣層、鋁基、絕緣層、電路層。極少數(shù)應(yīng)用為多層板,可以由普通的多層板與絕緣層、鋁基貼合而成。
LED鋁基板就是PCB,也是印刷線路板的意思,只是線路板的材料是鋁合金,以前我們一般的線路板的材料是玻纖,但因為LED發(fā)熱較大,所以LED燈具用的線路板一般是鋁基板,能夠?qū)峥?,其他設(shè)備或電器類用的線路板還是玻纖板!
功率器件表面貼裝在電路層,器件運行時所產(chǎn)生的熱量通過絕緣層快速傳導(dǎo)到金屬基層,然后由金屬基層將熱量傳遞出去,從而實現(xiàn)對器件的散熱(請見圖2)
與傳統(tǒng)的FR-4 比,鋁基板能夠?qū)嶙杞抵磷畹?,?a href="/Search/index/type/Product/l/cn/cid/2/kw/%25E9%2593%259D%25E5%259F%25BA%25E6%259D%25BF.html" target="_blank">鋁基板具有極好的熱傳導(dǎo)性能;與厚膜陶瓷電路相比,它的機械性能又極為優(yōu)良。
此外,鋁基板還有如下獨特的優(yōu)勢:
? 符合RoHs 要求;
? 更適應(yīng)于 SMT 工藝;
? 在電路設(shè)計方案中對熱擴散進(jìn)行極為有效的處理,從而降低模塊運行溫度,延長使用壽命,提高功率密度和可靠性;
? 減少散熱器和其它硬件(包括熱界面材料)的裝配,縮小產(chǎn)品體積,降低硬件及裝配成本;? 將功率電路和控制電路最優(yōu)化組合;
? 取代易碎的陶瓷基板,獲得更好的機械耐久力。
線路層(一般采用電解銅箔)經(jīng)過蝕刻形成印制電路,用于實現(xiàn)器件的裝配和連接。與傳統(tǒng)的FR-4 相比,采用相同的厚度,相同的線寬,鋁基板能夠承載更高的電流
。
絕緣層絕緣層是鋁基板最核心的技術(shù),主要起到粘接,絕緣和導(dǎo)熱的功能。鋁基板絕緣層是功率模塊結(jié)構(gòu)中最大的導(dǎo)熱屏障。絕緣層熱傳導(dǎo)性能越好,越有利于器件運行時所產(chǎn)生熱量的擴散,也就越有利于降低器件的運行溫度,從而達(dá)到提高模塊的功率負(fù)荷,減小體積,延長壽命,提高功率輸出等目的。
圖5 是一個典型的電機控制器模塊,其中右側(cè)圖示采用傳統(tǒng)工藝(FR-4),使用了大量的散熱器、熱界面材料和其它配件,模塊體積龐大,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,裝配成本較高;而左側(cè)因為采用了高導(dǎo)熱性能的鋁基板,得到了一個高度自動化的表貼產(chǎn)品,整個產(chǎn)品的部件從130 個減少到18 個,功率負(fù)荷增加了30%,模塊體積大大縮小。此類高功率密度的模塊,只有高導(dǎo)熱性能的鋁基板方可勝任。
絕緣金屬基板采用何種金屬,需要取決于金屬基板的熱膨脹系數(shù),熱傳導(dǎo)能力,強度,硬度,重量,表面狀態(tài)和成本等條件的綜合考慮。
一般情況下,從成本和技術(shù)性能等條件來考慮,鋁板是比較理想的選擇??晒┻x擇的鋁板有6061,5052,1060 等。如果有更高的熱傳導(dǎo)性能、機械性能、電性能和其它特殊性能的要求,銅板、不銹鋼板、鐵板和硅鋼板等亦可采用。
●采用表面貼裝技術(shù)(SMT);
●在電路設(shè)計方案中對熱擴散進(jìn)行極為有效的處理;
●降低產(chǎn)品運行溫度,提高產(chǎn)品功率密度和可靠性,延長產(chǎn)品使用壽命;
●縮小產(chǎn)品體積,降低硬件及裝配成本;
●取代易碎的陶瓷基板,獲得更好的機械耐久力。結(jié)構(gòu)
鋁基復(fù)銅板是一種金屬線路板材料、由銅箔、導(dǎo)熱絕緣層及金屬基板組成,它的結(jié)構(gòu)分三層:
Cireuitl.Layer線路層:相當(dāng)于普通PCB的復(fù)銅板,線路銅箔厚度loz至10oz。
DielcctricLayer絕緣層:絕緣層是一層低熱阻導(dǎo)熱絕緣材料。厚度為:0.003”至0.006”英寸是鋁基復(fù)銅板的核心技術(shù)所在,已獲得UL認(rèn)證。BaseLayer基層:是金屬基板,一般是鋁或可所選擇銅。鋁基復(fù)銅板和傳統(tǒng)的環(huán)氧玻璃布層壓板等。
PCB材料相比有著其它材料不可比擬的優(yōu)點。適合功率組件表面貼裝SMT公藝。
無需散熱器,體積大大縮小、散熱效果極好,良好的絕緣性能和機械性能。
LED晶?;逯饕亲鳛長ED 晶粒與系統(tǒng)電路板之間熱能導(dǎo)出的媒介,借由打線、共晶或復(fù)晶的制程與LED 晶粒結(jié)合。而基于散熱考量,市面上LED晶?;逯饕蕴沾苫鍨橹?,以線路備制方法不同約略可區(qū)分為:厚膜陶瓷基板、低溫共燒多層陶瓷、以及薄膜陶 瓷基板三種,在傳統(tǒng)高功率LED元件,多以厚膜或低溫共燒陶瓷基板作為晶粒散熱基板,再以打金線方式將LED晶粒與陶瓷基板結(jié)合。如前言所述,此金線連結(jié) 限制了熱量沿電極接點散失之效能。因此,國內(nèi)外大廠無不朝向解決此問題而努力。其解決方式有二,其一為尋找高散熱系數(shù)之基板材料,以取代氧化鋁, 包含了矽基板、碳化矽基板、陽極化鋁基板或氮化鋁基板,其中矽及碳化矽基板之材料半導(dǎo)體特性,使其現(xiàn)階段遇到較嚴(yán)苛的考驗,而陽極化鋁基板則因其陽極化氧 化層強度不足而容易因碎裂導(dǎo)致導(dǎo)通,使其在實際應(yīng)用上受限,因而,現(xiàn)階段較成熟且普通接受度較高的即為以氮化鋁作為散熱基板;然而,目前受限于氮化鋁基板 不適用傳統(tǒng)厚膜制程(材料在銀膠印刷后須經(jīng)850℃大氣熱處理
,使其出現(xiàn)材料信賴性問題),因此,氮化鋁基板線路需以薄膜制程備制。以薄膜制程備制之氮化 鋁基板大幅加速了熱量從LED晶粒經(jīng)由基板材料至系統(tǒng)電路板的效能,因此大幅降低熱量由LED晶粒經(jīng)由金屬線至系統(tǒng)電路板的負(fù)擔(dān),進(jìn)而達(dá)到高熱散的效果。
鋁基板用途:功率混合IC(HIC)
輸入、輸出放大器、平衡放大器、音頻放大器、前置放大器、功率放大器等。
開關(guān)調(diào)節(jié)器`DC/AC轉(zhuǎn)換器`SW調(diào)整器等。
高頻增幅器`濾波電器`發(fā)報電路。
電動機驅(qū)動器等。
電子調(diào)節(jié)器`點火器`電源控制器等。
CPU板`軟盤驅(qū)動器`電源裝置等。
換流器`固體繼電器`整流電橋等。
隨著節(jié)能燈的提倡推廣,各種節(jié)能絢麗的LED燈大受市場歡迎,而應(yīng)用于LED燈的鋁基板也開始大規(guī)模應(yīng)用。工藝流程/鋁基板
一、 開料
1、 開料的流程
領(lǐng)料——剪切
2、 開料的目的
將大尺寸的來料剪切成生產(chǎn)所需要的尺寸
3、 開料注意事項
① 開料首件核對首件尺寸
② 注意鋁面刮花和銅面刮花
③ 注意板邊分層和披鋒
二、 鉆孔
1、 鉆孔的流程
打銷釘——鉆孔——檢板
2、 鉆孔的目的
對板材進(jìn)行定位鉆孔對后續(xù)制作流程和客戶組裝提供輔助
3、 鉆孔的注意事項
① 核對鉆孔的數(shù)量、孔的大小
② 避免板料的刮花
③ 檢查鋁面的披鋒,孔位偏差
④ 及時檢查和更換鉆咀
⑤ 鉆孔分兩階段,一鉆:開料后鉆孔為外圍工具孔
二鉆:阻焊后單元內(nèi)工具孔
三、 干/濕膜成像
1、 干/濕膜成像流程
磨板——貼膜——曝光——顯影
2、 干/濕膜成像目的
在板料上呈現(xiàn)出制作線路所需要的部分
3、 干/濕膜成像注意事項
① 檢查顯影后線路是否有開路
② 顯影對位是否有偏差,防止干膜碎的產(chǎn)生
③ 注意板面擦花造成的線路不良
④曝光時不能有空氣殘留防止曝光不良
⑤ 曝光后要靜止15分鐘以上再做顯影
四、酸性/堿性蝕刻
1、 酸性/堿性蝕刻流程
蝕刻——退膜——烘干——檢板
2、 酸性/堿性蝕刻目的
將干/濕膜成像后保留需要的線路部分,除去線路以外多余的部分,酸性蝕刻時應(yīng)注意蝕刻藥水對鋁基材的腐蝕;
3、酸性/堿性蝕刻注意事項
① 注意蝕刻不凈,蝕刻過度
② 注意線寬和線細(xì)
③ 銅面不允許有氧化,刮花現(xiàn)象
④ 退干膜要退干凈
五、絲印阻焊、字符
1、 絲印阻焊、字符流程
絲印——預(yù)烤——曝光——顯影——字符
2、 絲印阻焊、字符的目的
① 防焊:保護不需要做焊錫的線路,阻止錫進(jìn)入造成短路
② 字符:起到標(biāo)示作用
3、 絲印阻焊、字符的注意事項
① 要檢查板面是否存在垃圾或異物
② 檢查網(wǎng)板的清潔度
③ 絲印后要預(yù)烤30分鐘以上,以避免線路見產(chǎn)生氣泡
④ 注意絲印的厚度和均勻度
⑤ 預(yù)烤后板要完全冷卻,避免沾菲林或破壞油墨表面光澤度
⑥ 顯影時油墨面向下放置
六、V-CUT,鑼板
1、 V-CUT,鑼板的流程
V-CUT——鑼板——撕保護膜——除披鋒
2、 V-CUT,鑼板的目的
① V-CUT:將單PCS線路與整PNL的板材切割留有少部分相連方便包裝與取出使用
② 鑼板:將線路板中多余的部分除去
3、 V-CUT,鑼板的注意事項
① V-CUT過程中要注意V的尺寸,邊緣的殘缺、毛刺
② 鑼板時注意造成毛刺,鑼刀偏斜,及時的檢查和更換鑼刀
③ 最后在除披鋒時要避免板面劃傷
七、測試,OSP
1、 測試,OSP流程
線路測試——耐電壓測試——OSP
2、 測試,OSP的目的
① 線路測試:檢測已完成的線路是否正常工作
② 耐電壓測試:檢測已完成線路是否能承受指定的電壓環(huán)境
③ OSP:讓線路能更好的進(jìn)行錫焊
3、 測試,OSP的注意事項
① 在測試后如何區(qū)分后如何存放合格與不合格品
② 做完OSP后的擺放
③ 避免線路的損傷
八、FQC,F(xiàn)QA,包裝,出貨
1、流程
FQC——FQA——包裝——出貨
2、目的
① FQC對產(chǎn)品進(jìn)行全檢確認(rèn)
② FQA抽檢核實
③ 按要求包裝出貨給客戶
3、注意
① FQC在目檢過程中注意對外觀的確認(rèn),作出合理區(qū)分
② FQA真對FQC的檢驗標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行抽檢核實
③ 要確認(rèn)包裝數(shù)量,避免混板,錯板和包裝破損
最大加工面積:600mm*1500mm
最小線寬:0.125mm
最小間距 0.1mm
最小孔徑 1.0mm
孔位公差 ±0.076mm
外形尺寸公差 ±0.1mm
沉頭孔/臺階孔:可以鉆90°
阻焊層最小橋?qū)?1.0mm
阻焊膜最小厚寬:1.0mm
阻焊劑硬度:6H
熱沖擊測試:300℃三分種三次不分層起泡
通斷測試電壓:200V
Property
試驗項目 |
Unit
單位 |
Condition
處理條件 |
Typical Value 典型值 |
HAF-III |
|||
剝離強度Peel strength |
N/mm |
A及熱應(yīng)力后 |
1.9 |
表面電阻Surface resistance |
MΩ |
A |
5X10? |
C-96/35/90 |
4X10? |
||
體積電阻率Volume resistivity |
MΩ-m |
A |
8X10? |
C-96/35/90 |
2X10? |
||
導(dǎo)熱系數(shù) Thermal conductivity |
W/mk |
|
2.0 |
熱阻Heat resistance |
oC/W |
A |
0.95 |
介電常數(shù)Permittivity |
— |
A |
3.8 |
介質(zhì)損耗因數(shù)Disspation factor |
— |
A |
0.02 |
熱應(yīng)力Thermal stress |
S |
A |
280℃,180s 不分層,不起泡。 |
No
Delamination,No Blistering |
|||
擊穿電壓Breakdown voltage |
KV |
D-48/50+D/0.5/23 |
4 |
燃燒性Flammability |
— |
A |
94V-0 |
耐電弧Arc resistance |
S |
A |
250 |
CTI |
|
A |
600 |
產(chǎn)品常規(guī)厚度: 0.3mm、0.6mm、0.8mm、1.0mm、1.2mm、1.5mm、1.6mm、2.0mm、2.5mm、3.0mm
產(chǎn)品常規(guī)尺寸:
500mm×600mm、1000mm×600mm、500mm×1200mm
銅箔厚度:
35um、70um
中間絕緣層厚度:
70um、100um、150um.200UM
厚度偏差:
±0.08mm
測試項目/鋁基板
實驗條件
典型值
厚度
性能參數(shù)
剝離強度
耐焊錫性
不分層,不起泡
絕緣擊穿電壓
熱阻熟阻抗
導(dǎo)熱系數(shù)
表面電阻
體積電阻
介電常數(shù)
介電損耗
耐燃性
※以上厚度僅為膠層厚度,不包括銅箔與銅板。
結(jié)構(gòu)
絕緣層厚:75 um±% 導(dǎo)體厚:35um±10%
金屬板厚:1.0mm±0.1mm
鋁基板常用的金屬鋁基的板材主要有1000系、5000系和6000系,這三系鋁材的基本特性如下:①1000系列 代表 1050、 1060 、1070 ,1000系列鋁板又稱為純鋁板,在所有系列中1000系列屬于含鋁量最多的,純度可以達(dá)到99.00%以上。由于不含有其他技術(shù)元素,所以生產(chǎn)過程比較單一,價格相對比較便宜,是目前常規(guī)工業(yè)中最常用的一個系列。市場上流通的大部分為1050和1060系列。1000系列鋁板是根據(jù)最后兩位數(shù)字來確定這個系列的最低含鋁量,比如1050系列最后兩位數(shù)字為50,根據(jù)國際牌號命名原則,其含鋁量必須達(dá)到99.5%以上方為合格產(chǎn)品。在我國的鋁合金技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T3880-2006)中也明確規(guī)定1050含鋁量達(dá)到99.5%。同樣的道理1060系列鋁板的含鋁量必須達(dá)到99.6%以上。②5000系列 代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列鋁板屬于較常用的合金鋁板系列,主要元素為鎂,含鎂量在3-5%之間,其又稱為鋁鎂合金。主要特點為密度低、抗拉強度高、延伸率高等。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列,故常用在航空方面,比如飛機油箱。另外在常規(guī)工業(yè)中應(yīng)用也較為廣泛。其加工工藝為連鑄連軋,屬于熱軋鋁板系列,故能做氧化深加工。在我國5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。③6000系列 代表6061 主要含有鎂和硅兩種元素,故集中了4000系列和5000系列的優(yōu)點6061是一種冷處理鋁鍛造產(chǎn)品,適用于對抗腐蝕性、氧化性要求高的應(yīng)用??墒褂眯院?,接口特點優(yōu)良,容易涂層,加工性好。6061的一般特點:優(yōu)良的接口特征、容易涂層、強度高、可使用性好,抗腐蝕性強。6061鋁的典型用途:飛機零件、照相機零件、耦合器、船舶配件和五金、電子配件和接頭等方面。從材料本身的質(zhì)地、硬度、延伸率、化學(xué)性能和價格等方面考慮,鋁基板一般常用1060系鋁材和5052合金鋁材。
鋁基板按照工藝可分為:噴錫鋁基板,抗氧化鋁基板,鍍銀鋁基板,沉金鋁基板等;沉錫鋁基板,沉銀鋁基板。高反射鋁基板,GTG鋁基板,厚銅鋁基板,可彎折鋁基板,散熱器鋁基板,植物燈鋁基板,超長鋁基板,24小時加急鋁基板,雙面鋁基板,單面雙層鋁基板,四層鋁基板,混壓鋁基板。
按照用途可分為:路燈鋁基板,日光燈鋁基板,投光燈鋁基板,COB鋁基板,封裝鋁基板,飛機照明燈鋁基板,球泡燈鋁基板,鞋盒燈鋁基板,工礦燈鋁基板,UFO鋁基板,暴光鋁基板,電源鋁基板,洗墻燈鋁基板,線條燈鋁基板,面板燈鋁基板,汽車鋁基板,ALC鋁基板,高導(dǎo)熱鋁基,超導(dǎo)熱鋁基板,耐壓鋁基板,線性高壓鋁基板,比特幣挖礦機鋁基板,三D打印機鋁基板,紅外安防視覺鋁基板,大功率功放鋁基板,音樂燈鋁基板,智能可調(diào)光鋁基板,電池模組鋁基板,逆變器鋁基板。等。
銅基板按照工藝可分為:熱電分離銅基板,噴錫銅基板,抗氧化銅基板,鍍銀基銅板,沉金銅基板等;沉錫銅基板,沉銀銅基板。
按照用途可分為:工礦燈銅基板,高桿燈銅基板,獄墻燈銅基板,捕魚燈銅基板,艦船照明銅基板,特殊照明銅基板,機器人照明銅基板,手電筒銅基板,UV固化銅基板,球場燈銅基板,集聚燈銅基板,COB銅基板,封裝銅基板,電源銅基板,汽車燈銅基板。等。
鋁基板市場上品牌板料有:金安國紀(jì)(GDM),臺灣騰輝(VENTEC),臺灣清晰(CSEM),臺灣聚鼎(PTTC),珠海全寶(TOTKING),華正新材(WAZAM),生益(shengyi),超順(CCFA),幽默品牌有:日本太陽油墨(taiyoink),日本積水油墨(sekisui),廣州高仕油墨(coants),藍(lán)邦油墨(LB)。生益CEM-3ST2150G,生益S1141,臺鴻(TH)GTG170,松下無鹵素,這些材料應(yīng)用于LED照明行業(yè)和電子散熱行業(yè),使用廣泛,是未來散熱行業(yè)的趨勢和導(dǎo)航。