​国内从20 世纪80 年代末期由国营第704 厂开始率先研制铝基板，很快有商品化产品面世。当时主要应用于STK 系列功率放大混合集成电路，摩托车以及汽车电子等领域，为相关产业的发展作出了贡献。经过将近20 年的发展，我国铝基板的发展步入了快速发展的轨道。据有关数据统计，目前国内从事铝基板生产企业接近20 家。

近两年来，大功率LED 照明顺应了节能环保的潮流，获得高速发展，为铝基板的快速增长注入了强大的推动力，一时之间，全国各地掀起了铝基板的风潮。在此，着重分析一下LED 所用铝基板的状况。

事实上，LED 在市场上已经应用很长时间了，其应用领域主要集中在掌上电脑(PDA)，手提电话，以及其他消费类电子市场。这些产品的寿命相对较短，LED 的寿命不是主要问题，因为在LED 寿命到期之前，这些产品就已经报废或过时了。随着LED 设计和工艺技术的不断进步，推动LED 的亮度不断提高，以便与白炽灯，荧光灯，甚至卤素灯展开竞争。像大多数电子器件一样，热量也是LED 的最大的威胁。尽管多数人认为LED 不发热，其实相对于它的体积来说，LED 产生的热量是很大的。热量不仅影响LED 的亮度，也改变了光的颜色，最终会导致LED 失效，因此，防止LED 热量的累积正变得越来越重要。保持LED 长时间的持续高亮度的关键是采用最先进的热量管理材料，采用高导热性能的铝基板就是其中的要素之一。

在一个典型的LED 结构中(见图2)，LED 产生的热量通过绝缘层传导到金属基板，再经过热界面材料传导到散热器，这样就能将LED 所产生的绝大部分热量通过对流的方式扩散到周围的空气中。然而大多数的铝基板绝缘层具有很小的热传导性甚至没有导热性，这样就使得热量不能从LED 传导到散热片(金属基板)，无法实现整个散热通道畅通。这样，LED 的热累积很快就会导致LED 失效。而具有高导热性绝缘层的铝基板，就很好解决了这个问题。从而确保LED 最低的运行温度，最亮的亮度，以及最长的使用寿命。因此，选择具有高导热性能的铝基板对LED 来说至关重要。

为了更加直观的说明铝基板绝缘层导热性能的优劣对LED 光通量的影响，请看图6 的一组试验，其测试对比条件是:同样1W 的LED，使用不同的导热性能的铝基板，让LED 维持在50°C运行，三种不同导热性能的铝基板所带来的LED 光通量对比。通俗一点的说法就是，热传导能力差的铝基板，LED 的输入的电流大小受限制，电流太大，LED 的发热量无法及时散发出去，温度很快就会超过 50°C，因此就只有降低电流，这样LED 的光通量就急剧减小，无法达到额定的输入电流。而导热性能越好的铝基板，因为热的扩散性好，即使输入更大的电流，温度仍然可以维持在50°C，这样LED 的光通量自然就提高了。

面对LED 快速发展这个难得的机遇，我们必须清醒的看到， LED 的发展在国内比较混乱，相关的标准、法律、法规等尚未健全。国内铝基板在LED 行业的应用还仅仅限于低端领域。因为所用铝基板的热传导性不佳导致大功率LED 设计寿命大大缩短，光通量达不到要求，已经是不争的事实。同时，铝基板作为LED 行业的一个新材料，部分LED 客户群体对此材料所知有限，由此引发的照明工程、照明器具等质量纠纷和投诉与日俱增。国家有关部门已经开始加紧制定LED 照明相关标准，国内铝基板行业依靠低价格获取市场的时代即将结束了。如果不尽快提高铝基板的热传导性能，那么将会面临失去市场的风险。

1、热传导性能方面的差距 目前国际上技术领先的铝基板绝缘层都是由高导热、高绝缘的陶瓷粉末填充而成的聚合物(主要是环氧树脂)所构成，这样的绝缘层具有良好的热传导性能(导热系数高达2.2/m-K)，很高的绝缘强度，良好的粘接性能。 同时，应市场需求，Bergquist 开发出比竞争对手更白的绝缘层，其它性能同样出众，提高了高功率LED 白色阻焊的反光率，成为占据大功率LED 市场的新利器。目前国内的众多铝基板生产厂家，因自身的人才、技术、设备、材料和资金等各方面因素的制约，无力进行铝基板系统和持续的研究和改进。与国外同行之间的技术和实力的差距有扩大的趋势，令人担忧。国产铝基板绝缘层基本上都使用了商品化的FR-4 半固化片(1080)(导热系数仅为0.3/m-K)，该绝缘层之中没有添加任何的导热填料，因此，这种铝基板的热传导性能较差，不具备高强度的电气绝缘性能。国内在铝基板所用导热填料的选型，导热填料的预处理，导热填料和改性环氧树脂的配方研究，以及如何保证导热填料均匀的分布于绝缘层之中，尚没有进入实质性研究阶段。

铝基板绝缘层如果没有添加合适的导热填料，而环氧树脂的热传导性又很差，显而易见整个铝基板的热传导能力就非常有限了。图5是一组热阻测试对比图，是按照Bergquist TO-220 测试方法测试了几家公司的铝基板热阻。从中可以看出，各公司之间的热阻差距极大。其中，Bergquist 各个系列的铝基板性能都非常出众;A 公司、B 公司和C 公司均为日本企业，其导热性能总体来说很优秀。D 公司和E 公司是国内企业，均使用了FR-4 半固化片。我们国内铝基板的导热性能指标基本就是这样的一个水平。可以看出，这与国际先进水平的差距还是相当大的。

Bergquist 铝基板的绝缘层厚度一般是75μm， 100μm， 125μm 和150μm。其它几家日本公司的铝基板绝缘层厚度也与此相近。其中75μm 是主流产品。

国内的铝基板，绝缘强度都有限，在同等厚度条件下，只能达到国外产品的1/3~1/4 击穿强度。我们曾经听到一个客户的陈诉(从事电力电子器件)，他们以前的铝基板供应商(FR-4 绝缘层)，将绝缘层加厚到200μm，仍然不能满足3KV(AC)绝缘强度的要求，其实，这样的厚度，即使绝缘强度满足了要求，其热阻大到什么程度就可想而知了。

The Bergquist MP 系列铝基板(75μm绝缘层)击穿电压可达8.5KV(AC);日本NRK的NRA-8铝基板(80μm 绝缘层)击穿电压也可达到6.7KV(AC)。

The Bergquist HT 系列铝基板(150μm绝缘层)击穿电压可达11KV(AC);日本NRK的NRA-8铝基板(160μm 绝缘层)击穿电压也可达到9.2KV(AC);北京瑞凯的IMS-H01(150μm 绝缘层)击穿电压可达到8 KV(AC).

他们的绝缘强度如此之高，除了绝缘胶配方合理以外，说明他们的整个工作环境洁净度很高。国内铝基板生产商，经营规模小，资金实力有限，设备自动化程度低，生产环境都不是很理想，生产过程很易导致尘埃等其它杂质混入绝缘层之中，甚至出现绝缘层破损或受到创伤，从而大大了铝基板的绝缘强度。

国外高档次的铝基板，绝缘层、铜箔和金属基层这三者之间的热膨胀系数(CTE)的匹配性好，很好解决了焊接过程中温度循环导致的金属基线路板(MCPCB)的翘曲问题，以及可能由此所导致的焊缝开裂等隐患。特别是如何解决厚铜箔(4oz 以上)铝基板的翘曲问题，我们与国外厂商的差距更加明显。据一个DC/DC 电源客户反映，他们在使用Bergquist 铝基板(铜箔4oz，绝缘层75μm，铝板1.57mm)加工PCB 过程中，刚刚做完热风整平工艺(HASL)，MCPCB 翘曲较大，但降至常温以后，MCPCB 的翘曲就恢复到工艺设计值。而国内的铝基板，因HASL 工艺导致的翘曲不可逆。

经过我们多次测试，Bergquist 能够将铝基板绝缘层的厚度公差控制在±2μm，这就保证了铝基板厚度和导热能力的均一性。说明他们的涂胶设备的精准度很高。同时也说明他们的绝缘胶流动性很小，但又能保证粘接和其它性能的完美，说明他们的配方的研究很深入。

国内铝基板绝缘层的厚度，相差±10%都是一个正常的指标，这必然导致铝基板热阻、绝缘强度存在较大的起伏。从而对器件的质量性能参数产生较大的影响。在一些领域，因为使用条件苛刻，国产铝基板难以胜任。特别是长时间在高温条件下(140℃)，能够保证铝基板的机械性能、电绝缘性能和其它相关性能仍然能够满足器件的需求，是衡量铝基板质量稳定性的一个重要指标。Bergquist 的LTI 和MP 系列铝基板能满足130℃一下长期使用，特别是HT 系列产品，能够承受140℃长期使用。Bergquist 能够在每一款铝基板新品投放市场以前的12~18 个月，进行长期的极为严格的湿热老化试验，以验证其机械性能、电绝缘性能和其它性能的变化趋势。这一点，我们国内还做不到。

铝基板尚没有相关的国际标准，其电绝缘性能和机械性能的测试主要比照FR-4 所采用的IPC(美国电子电路互连和封装协会)、ASTM(美国材料与试验协会)和IEC(国际电工委员会)这三个标准。而铝基板的热性能参数的测试方法就显得比较混乱。据我们了解，国际上几个著名的铝基板生产商(如The Bergquist，NRK 和DENKA)，对外公布的热阻测试方法都采用了TO-220方法，导热系数主要依据ASTM D5470(薄导热固体绝缘材料热传导性标准试验方法)方法测试。

我们发现一个很奇怪的现象，众多的铝基板生产厂商，在彼此铝基板实际导热性能指标相差不大的情况下，各自的标示值差异却极大，这就存在很大的误区。必然导致标示热性能数据更为"优秀"的生产厂商的铝基板更易获得客户的信任和认可，从而误导客户。造成这种问题的主要原因是，热阻和导热系数的测试方法没有统一的标准，当然还有部分生产商恶意夸大自己的导热性能参数，这是极不道德的商业行为。特别是国内部分不良的铝基板生产商，从他们对外公布的铝基板导热性能"指标"来看，已经"完全达到"甚至"远远超过"了国际先进水平。这种混乱的状态，亟待整治。否则，将对整个客户群体和铝基板行业造成极大的伤害。

因为各自TO-220 测试规范不尽相同，这就必然导致各自的测试结果千差万别。以下我们以Bergquist 推荐的TO-220 热阻测试方法为例说明，测试规范不同，其测试结果就会有较大的差异。

热电偶的位置对热阻值有重大影响(热电偶位于芯片的下方正中位置，能确保从芯片到散热器之间最短的传热通道);

晶体管功率;

试样铝基板的尺寸及焊盘尺寸;

晶体管铜基座通过回流焊与铝基板铜箔面连接，所用的焊膏的配比和厚度;

铝基板金属基层通过导热膏与散热器连接，导热膏的型号和性能;

铜箔的厚度;

铝板的厚度;

施加的压力;

尽管都采用TO-220 方法测试，但以上各点的任何差异，都会带来热阻测试结果的很大的差别。因此，各自的公示值，只能代表在自己所规定的测试条件下的性能结果，而并不代表自己比其它公司的产品更加优秀，因此，只有采用同等测试条件和方式，热阻的测试结果才有可比性。

事实上，图8中被取样测试的那几家国内外公司，各自的热阻标示值都很好，有的远远高于Bergquist 的标示值，特别是国内的那两家铝基板生产商，更是"好"的离谱，但在同等测试条件下，就能区分出各自性能的优劣。

国内铝基板所使用的1oz，2oz 和3oz 铜箔已经实现了国产化，但4oz(含)以上的铜箔依赖于进口。 Bergquist 铝基板T-Clad®铝基面以拉丝处理为主，铝基面纹路均一，细腻，而其氧化铝板外观同样让人赏心悦目。日本几家生产厂商铝基面以硫酸阳极氧化为主，铝基面氧化层晶莹剔透，手感极佳。

国内铝板供货状态不是太理想。主要问题是:合金铝板供应能力受限，纯铝板的外观质量较差，划痕严重，板面纹路明显，即使经过硫酸阳极氧化，也是手感粗糙，总体来说，国内铝基面外观质量与美日产品相比，差距很大。