一、铝基板用途:
1.音频设备:输入、输出放大器、平衡放大器、音频放大器、前置放大器、功率放大器等。
2.电源设备:稳压器、调节器、DC-AC转接器等。
3.通讯电子设备:高频增幅器`滤波电器`发报电路。
4.办公自动化设备:电动机驱动器等。
5.计算机:电源装置、软盘驱动器、主机板等。
6.功率模块:换流器`固体继电器`整流电桥等。
7.电子控制:继电器、晶体管基座、各种电路中元器件降温;
8.交换机、微波:散热器、半导体器件绝缘热传导、马达控制器;
9.工业汽车:点火器、电压调节器、自动安全控制系统、灯光变换系统;
10.LED显示器(两种模式:LED显示;利用LED光源显示)
11、灯具灯饰:随着节能灯的提倡推广,各种节能绚丽的LED灯大受市场欢迎,而应用于LED灯的铝基板也开始大规模应用。
二、铝基板性能:
(1)散热性
很多双面板、多层板密度高、功率大,热量散发难。常规的印制板基材如FR4、CEM3都是热的不良导体,层间绝缘,热量散发不出去。电子设备局部发热不排除,导致电子元器件高温失效,而铝基板可解决这一散热难题。
(2)热膨胀性
热胀冷缩是物质的共同本性,不同物质的热膨胀系数是不同的。铝基印制板可有效地解决散热问题,从而使印制板上的元器件不同物质的热胀冷缩问题缓解,提高了整机和电子设备的耐用性和可靠性。特别是解决SMT(表面贴装技术)热胀冷缩问题。
(3)尺寸稳定性
铝基印制板,显然尺寸要比绝缘材料的印制板稳定得多。铝基印制板、铝夹芯板,从30℃加热至140~150℃,尺寸变化为2.5~3.0%.
(4)其它原因
铝基印制板,具有屏蔽作用;替代脆性陶瓷基材;放心使用表面安装技术;减少印制板真正有效的面积;取代了散热器等元器件,改善产品耐热和物理性能;减少生产成本和劳力。
三、.结构
(1)金属基材
a.铝基基材,使用LF、L4M、Ly12铝材,要求扩张强度30kgf/mm2,延伸率5%。美国贝格斯铝基层分为1.0、1.6、2.0、3.2mm 4种,铝型号为6061T6或5052H34。日本松下电工、住友R-0710、R-0771、AL C-1401、AL C-1370等型号为铝基覆铜板,铝基厚度1.0~3.2mm。
(2)绝缘层
起绝缘作用,通常是50~200um。若太厚,能起绝缘作用,防止与金属基短路的效果好,但会影响热量的散发;若太薄,能较好散热,但易引起金属芯与元件引线短路。
绝缘层(或半固化片),放在经过阳极氧化,绝缘处理过的铝板上,经层压用表面的铜层牢固结合在一起。
四、制造难点:
铝基板生产:
(1)铝板的氧化处理:强烈去油污清洗(氢氧化钠)-----稀硝酸中和-----粗化(铝板表面形成蜂窝状)-----氧化(3UM)-----酸碱中和------封孔------烘烤。每一道工序必须保证质量否则影响铝基板粘合力。
(2)整个生产流程不许擦花铝基面、不能手触摸铝基、受潮及其他任何污染,否则影响铝基板粘合力。
(3)铝基板绝缘层必须保持干净、干燥,细小的杂质影响其耐压性能,潮湿易造成分层。
(4)保护膜需贴平整,不能有空隙、气泡,不然在线路板加工中造成铝板被药水腐蚀变色、发黑。
铝基板线路制作:
(1)机械加工:铝基板钻孔可以,但钻后孔内孔边不允许有任何毛刺,这会影响耐压测试。铣外形是十分困难的。而冲外形,需要使用高级模具,模具制作很有技巧,作为铝基板的难点之一。外形冲后,边缘要求非常整齐,无任何毛刺,不碰伤板边的阻焊层。通常使用操兵模,孔从线路冲,外形从铝面冲,线路板冲制时受力是上剪下拉,等等都是技巧。冲外形后,板子翘曲度应小于0.5%。
(2)整个生产流程不许擦花铝基面:铝基面经手触摸,或经某种化学药品都会产生表面变色、发黑,这都是绝对不可接收的,重新打磨铝基面客户有的也不接收,所以全流程不碰伤、不触及铝基面是生产铝基板的难点之一。有的企业采用钝化工艺,有的在热风整平(喷锡)前后各贴上保护膜……小技巧很多,八仙过海,各显神通。
(3)过高压测试:通信电源铝基板要求100%高压测试,有的客户要求直流电,有的要求交流电,电压要求1500V、1600V,时间为5秒、10秒,100%印制板作测试。板面上脏物、孔和铝基边缘毛刺、线路锯齿、碰伤任何一丁点绝缘层都会导致耐高压测试起火、漏电、击穿。耐压测试板子分层、起泡,均拒收。
五、铝基板的分类
铝基覆铜板分为三类:
一是通用型铝基覆铜板,绝缘层由环氧玻璃布粘结片构成;
二是高散热铝基覆铜板,绝缘层由高导热的环氧树脂或其它树脂构成;
三是高频电路用铝基覆铜板,绝缘层由聚烯烃树脂或聚酰亚胺树脂玻璃布粘结片构成。
铝基覆铜板与常规FR-4覆铜板最大差异在于散热性,以1.5mm厚度的FR-4覆铜板与铝基覆铜板相比,前者热阻20~22 ℃、后者热阻1.0~2.0℃,后者小得多。
六、铝基板的技术要求
尚未见国际上有铝基覆铜板标准。我国由704厂负责起草了电子行业军用标准《阻燃型铝基覆铜层压板规范》。
主要技术要求有:
尺寸要求,包括板面尺寸和偏差、厚度及偏差、垂直度和翘曲度;外观,包括裂纹、划痕、毛刺和分层、铝氧化膜等要求;
性能方面,包括剥离强度、表面电阻率、最小击穿电压、介电常数、燃烧性和热阻等要求。
铝基覆铜板的专用检测方法
一是介电常数及介质损耗因数测量方法,为变Q值串联谐振法,将试样与调谐电容串联接入高频电路,测量串联回路的Q值的原理;
二是热阻测量方法,以不同测温点之间温差与导热量之比来计算。