鋁基板工作原理

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(yōu)良。

此外，鋁基板還有如下獨特的優(yōu)勢：

符合RoHs 要求；

更適應于 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。

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。用于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(shù)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(fā)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！

線路層

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，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。

金屬基層

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。

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(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，鋁基板耐壓可達4500V，導熱系數(shù)大于2.0，在行業(yè)中以鋁基板為主。

●采用表面貼裝技術（SMT）；

●在電路設計方案中對熱擴散進行極為有效的處理；

●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：相當于普通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(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)電路板之間熱能導出的媒介，藉由打線、共晶或覆晶的制程與LED 晶粒結合。而基于散熱考量，市面上LED晶?；逯饕蕴沾苫鍨橹鳎跃€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(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體特性，使其現(xiàn)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(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，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)電路板的負擔，進而達到高熱散的效果。

一、 開料

1、 開料的流程領料——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

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

② 檢查網(wǎng)板的清潔度③ 絲印后要預烤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)品進行全檢確認

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，作出合理區(qū)分

② FQA真對FQC的檢驗標準進行抽檢核實

③ 要確認包裝數(shù)量，避免混板，錯板和包裝破損

鋁基板用途：功率混合IC（HIC）。

音頻設備

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。

電源設備

開關調(diào)節(jié)器`DC/AC轉換器`SW調(diào)整器等。

通訊電子設備

高頻增幅器`濾波電器`發(fā)報電路。

辦公自動化設備

電動機驅動器等。

汽車

電子調(diào)節(jié)器`點火器`電源控制器等。

計算機

CPU板`軟盤驅動器`電源裝置等。

功率模塊

換流器`固體繼電器`整流電橋等。

燈具燈飾

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，而應用于LED燈的鋁基板也開始大規(guī)模應用。

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。

結構

絕緣層厚：75 um±% 導體厚：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，純度可以達到99.00%以上。由于不含有其他技術元素，所以生產(chǎn)過程比較單一，價格相對比較便宜，是常規(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，其含鋁量必須達到99.5%以上方為合格產(chǎn)品。在我國的鋁合金技術標準(GB/T3880-2006)中也明確規(guī)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、氧化性要求高的應用。可使用性好，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。

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；按照用途可分為：路燈鋁基板，日光燈鋁基板，LB鋁基板，COB鋁基板，封裝鋁基板，球泡燈鋁基板，電源鋁基板，汽車鋁基板等等。

鋁基板一般儲存在陰暗、干燥的環(huán)境里，大多數(shù)鋁基板極易容易發(fā)潮、發(fā)黃和發(fā)黑，一般打開真空包裝后48小時內(nèi)要使用。

mcpcb鋁基板也有些限制，在電路系統(tǒng)運作時不能超過140℃，這個主要是來自介電層（Dielectric Layer，也稱Insulated Layer，絕緣層）的特性限制，此外在制造過程中也不得超過250℃～300℃，這在過錫爐時前必須事先了解。