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鋁基板
鎖定
- 中文名
- 鋁基板、線路板
- 外文名
- PCB
- 用 途
- 音頻設備,電源設備,汽車等
- 構 成
- 線路層,絕緣層,金屬基層
- 其 他
- 陶瓷基板
- 學 科
- 電子工程、材料
鋁基板定義
鋁基板是一種具有良好散熱功能的金屬基覆銅板,一般單面板由三層結構所組成,分別是電路層(銅箔)、絕緣層和金屬基層。用於高端使用的也有設計為雙面板,結構為電路層、絕緣層、鋁基、絕緣層、電路層。極少數應用為多層板,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發熱較大,所以LED燈具用的線路板一般是鋁基板,能夠導熱快,其他設備或電器類用的線路板還是玻纖板!
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鋁基板工作原理
與傳統的FR-4 比,鋁基板能夠將熱阻降至最低,使鋁基板具有極好的熱傳導性能;與厚膜陶瓷電路相比,它的機械性能又極為優良。
此外,鋁基板還有如下獨特的優勢:
符合RoHs 要求;
更適應於 SMT 工藝;
在電路設計方案中對熱擴散進行極為有效的處理,從而降低模塊運行温度,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,縮小產品體積,降低硬件及裝配成本;將功率電路和控制電路最優化組合;
鋁基板產品構成
線路層
線路層(一般採用電解銅箔)經過蝕刻形成印製電路,用於實現器件的裝配和連接。與傳統的FR-4 相比,採用相同的厚度,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,主要起到粘接,絕緣和導熱的功能。鋁基板絕緣層是功率模塊結構中最大的導熱屏障。絕緣層熱傳導性能越好,越有利於器件運行時所產生熱量的擴散,也就越有利於降低器件的運行温度,從而達到提高模塊的功率負荷,減小體積,延長壽命,提高功率輸出等目的。
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金屬基層
一般情況下,從成本和技術性能等條件來考慮,鋁板是比較理想的選擇。可供選擇的鋁板有6061,5052,1060 等。如果有更高的熱傳導性能、機械性能、電性能和其它特殊性能的要求,銅板、不鏽鋼板、鐵板和硅鋼板等亦可採用。
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鋁基板產品特點
鋁基板(金屬基散熱板(包含鋁基板,銅基板,鐵基板))是低合金化的 Al-Mg-Si 系高塑性合金板(結構見下圖),它具有良好的導熱性、電氣絕緣性能和機械加工性能,鋁基板與傳統的FR-4 相比,採用相同的厚度,相同的線寬,鋁基板能夠承載更高的電流,鋁基板耐壓可達4500V,導熱係數大於2.0,在行業中以鋁基板為主。
●採用表面貼裝技術(SMT);
●降低產品運行温度,提高產品功率密度和可靠性,延長產品使用壽命;
●縮小產品體積,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。結構
鋁基覆銅板是一種金屬線路板材料、由銅箔、導熱絕緣層及金屬基板組成,它的結構分三層:
Cireuitl.Layer線路層:相當於普通PCB的覆銅板,線路銅箔厚度loz至10oz。
DielcctricLayer絕緣層:絕緣層是一層低熱阻導熱絕緣材料。厚度為:0.003”至0.006”英寸是鋁基覆銅板的核心技術所在,已獲得UL認證。
BaseLayer基層:是金屬基板,一般是鋁或可所選擇銅。鋁基覆銅板和傳統的環氧玻璃布層壓板等。
PCB材料相比有着其它材料不可比擬的優點。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晶粒基板主要是作為LED 晶粒與系統電路板之間熱能導出的媒介,藉由打線、共晶或覆晶的製程與LED 晶粒結合。而基於散熱考量,市面上LED晶粒基板主要以陶瓷基板為主,以線路備制方法不同約略可區分為:厚膜陶瓷基板、低温共燒多層陶瓷、以及薄膜陶 瓷基板三種,在傳統高功率LED元件,多以厚膜或低温共燒陶瓷基板作為晶粒散熱基板,再以打金線方式將LED晶粒與陶瓷基板結合。如前言所述,此金線連結 限制了熱量沿電極接點散失之效能。因此,國內外大廠無不朝向解決此問題而努力。其解決方式有二,其一為尋找高散熱係數之基板材料,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體特性,使其現階段遇到較嚴苛的考驗,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致導通,使其在實際應用上受限,因而,現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,受限於氮化鋁基板 不適用傳統厚膜製程(材料在銀膠印刷後須經850℃大氣熱處理,使其出現材料信賴性問題),因此,氮化鋁基板線路需以薄膜製程備制。以薄膜製程備制之氮化 鋁基板大幅加速了熱量從LED晶粒經由基板材料至系統電路板的效能,因此大幅降低熱量由LED晶粒經由金屬線至系統電路板的負擔,進而達到高熱散的效果。
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鋁基板產品用途
鋁基板用途:功率混合IC(HIC)。
音頻設備
電源設備
通訊電子設備
辦公自動化設備
汽車
計算機
功率模塊
燈具燈飾
鋁基板工藝流程
一、 開料
2、 開料的目的
將大尺寸的來料剪切成生產所需要的尺寸
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、 鑽孔
1、 鑽孔的流程
打銷釘——鑽孔——檢板
2、 鑽孔的目的
對板材進行定位鑽孔對後續製作流程和客户組裝提供輔助
3、 鑽孔的注意事項
① 核對鑽孔的數量、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 及時檢查和更換鑽咀
⑤ 鑽孔分兩階段,一鑽:開料後鑽孔為外圍工具孔
二鑽:阻焊後單元內工具孔
三、 幹/濕膜成像
1、 幹/濕膜成像流程
磨板——貼膜——曝光——顯影
2、 幹/濕膜成像目的
在板料上呈現出製作線路所需要的部分
3、 幹/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,防止幹膜碎的產生
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 曝光後要靜止15分鐘以上再做顯影
四、酸性/鹼性蝕刻
1、 酸性/鹼性蝕刻流程
蝕刻——退膜——烘乾——檢板
2、 酸性/鹼性蝕刻目的
將幹/濕膜成像後保留需要的線路部分,除去線路以外多餘的部分,酸性蝕刻時應注意蝕刻藥水對鋁基材的腐蝕;
3、酸性/鹼性蝕刻注意事項
① 注意蝕刻不淨,蝕刻過度
② 注意線寬和線細
③ 銅面不允許有氧化,刮花現象
④ 退幹膜要退乾淨
五、絲印阻焊、字符
1、 絲印阻焊、字符流程
絲印——預烤——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,阻止錫進入造成短路
② 字符:起到標示作用
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
④ 注意絲印的厚度和均勻度
⑤ 預烤後板要完全冷卻,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:將線路板中多餘的部分除去
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 最後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境
③ OSP:讓線路能更好的進行錫焊
3、 測試,OSP的注意事項
① 在測試後如何區分後如何存放合格與不合格品
② 做完OSP後的擺放
③ 避免線路的損傷
八、FQC,FQA,包裝,出貨
1、流程
FQC——FQA——包裝——出貨
2、目的
① FQC對產品進行全檢確認
② FQA抽檢核實
③ 按要求包裝出貨給客户
3、注意
① FQC在目檢過程中注意對外觀的確認,作出合理區分
② FQA真對FQC的檢驗標準進行抽檢核實
鋁基板測試項目
實驗條件
典型值
厚度
性能參數
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
導熱係數
表面電阻
體積電阻
介電常數
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。
結構
絕緣層厚:75 um±% 導體厚:35um±10%
鋁基板儲存條件
鋁基板產品型號
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系列屬於含鋁量最多的,純度可以達到99.00%以上。由於不含有其他技術元素,所以生產過程比較單一,價格相對比較便宜,是常規工業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系列鋁板是根據最後兩位數字來確定這個系列的最低含鋁量,比如1050系列最後兩位數字為50,根據國際牌號命名原則,其含鋁量必須達到99.5%以上方為合格產品。在我國的鋁合金技術標準(GB/T3880-2006)中也明確規定1050含鋁量達到99.5%。同樣的道理1060系列鋁板的含鋁量必須達到99.6%以上。
②5000系列 代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列鋁板屬於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於其他系列,故常用在航空方面,比如飛機油箱。另外在常規工業中應用也較為廣泛。其加工工藝為連鑄連軋,屬於熱軋鋁板系列,故能做氧化深加工。在我國5000系列鋁板屬於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系列的優點6061是一種冷處理鋁鍛造產品,適用於對抗腐蝕性、氧化性要求高的應用。可使用性好,接口特點優良,容易塗層,加工性好。
6061的一般特點:優良的接口特徵、容易塗層、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。從材料本身的質地、硬度、延伸率、化學性能和價格等方面考慮,鋁基板一般常用5000系鋁材中的5052合金鋁板。
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鋁基板工藝分類
高端鋁基板圖冊(4張)