國內(nèi)�20 世紀(jì)80 年代末期由國營第704 廠開始率先研制鋁基板,很快有商品化產(chǎn)品面�。當(dāng)�(shí)主要�(yīng)用于STK 系列功率放大混合集成電路,摩托車以及汽車電子等領(lǐng)�,為相關(guān)�(chǎn)�(yè)的發(fā)展作出了貢獻(xiàn)。經(jīng)過將�20 年的�(fā)展,我國鋁基板的�(fā)展步入了快速發(fā)展的軌道。據(jù)有關(guān)�(shù)�(jù)�(tǒng)�(jì),目前國�(nèi)從事鋁基板生�(chǎn)企業(yè)接近20 ��
近兩年來,大功率LED 照明順應(yīng)了節(jié)能環(huán)保的潮流,獲得高速發(fā)�,為鋁基板的快速增長注入了�(qiáng)大的推動(dòng)力,一�(shí)之間,全國各地掀起了鋁基板的�(fēng)�。在�,著重分析一下LED 所用鋁基板的狀��
事實(shí)�,LED 在市�(chǎng)上已�(jīng)�(yīng)用很長時(shí)間了,其�(yīng)用領(lǐng)域主要集中在掌上電腦(PDA�,手提電�,以及其他消�(fèi)類電子市�(chǎng)。這些�(chǎn)品的壽命相對(duì)較短,LED 的壽命不是主要問題,�?yàn)樵贚ED 壽命到期之前,這些�(chǎn)品就已經(jīng)�(bào)廢或過時(shí)�。隨著LED �(shè)�(jì)和工藝技�(shù)的不斷�(jìn)�,推�(dòng)LED 的亮度不斷提�,以便與白熾燈,熒光�,甚至鹵�?zé)粽归_�(jìng)�(zhēng)。像大多�(shù)電子器件一�,熱量也是LED 的的威脅。盡管多�(shù)人認(rèn)為LED 不發(fā)�,其�(shí)相對(duì)于它的體積來�,LED �(chǎn)生的熱量是很大的。熱量不僅影響LED 的亮�,也改變了光的顏色,最終會(huì)�(dǎo)致LED 失效,因此,防止LED 熱量的累積正變得越來越重�。保持LED 長時(shí)間的持續(xù)高亮度的�(guān)鍵是采用的熱量管理材料,采用高導(dǎo)熱性能的鋁基板就是其中的要素之一�
在一�(gè)典型的LED �(jié)�(gòu)中(見圖2�,LED �(chǎn)生的熱量通過絕緣層傳�(dǎo)到金屬基�,再�(jīng)過熱界面材料傳導(dǎo)到散熱器,這樣就能將LED 所�(chǎn)生的絕大部分熱量通過�(duì)流的方式�(kuò)散到周圍的空氣中。然而大多數(shù)的鋁基板絕緣層具有很小的熱傳�(dǎo)性甚至沒有導(dǎo)熱性,這樣就使得熱量不能從LED 傳導(dǎo)到散熱片(金屬基板),無法實(shí)�(xiàn)整�(gè)散熱通道暢通。這樣,LED 的熱累積很快就會(huì)�(dǎo)致LED 失效。而具有高�(dǎo)熱性絕緣層的鋁基板,就很好解決了這�(gè)問題。從而確保LED 的運(yùn)行溫�,最亮的亮度,以及最長的使用壽命。因�,選擇具有高�(dǎo)熱性能的鋁基板�(duì)LED 來說至關(guān)重要�
為了更加直觀的說明鋁基板絕緣層導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣對(duì)LED 光通量的影�,請(qǐng)看圖6 的一組試�(yàn),其�(cè)試對(duì)比條件是:同�1W 的LED,使用不同的�(dǎo)熱性能的鋁基板,讓LED 維持�50°C�(yùn)�,三種不同導(dǎo)熱性能的鋁基板所帶來的LED 光通量�(duì)�。通俗一�(diǎn)的說法就是,熱傳�(dǎo)能力差的鋁基�,LED 的輸入的電流大小受限�,電流太大,LED 的發(fā)熱量無法及時(shí)散發(fā)出去,溫度很快就�(huì)超過 50°C,因此就只有降低電流,這樣LED 的光通量就急劇減小,無法達(dá)到額定的輸入電流。而導(dǎo)熱性能越好的鋁基板,因?yàn)闊岬臄U(kuò)散性好,即使輸入更大的電流,溫度仍然可以維持在50°C,這樣LED 的光通量自然就提高了�
面對(duì)LED 快速發(fā)展這�(gè)難得的機(jī)�,我們必須清醒的看到� LED 的發(fā)展在國內(nèi)比較混亂,相�(guān)的標(biāo)�(zhǔn)、法�、法�(guī)等尚未健全。國�(nèi)鋁基板在LED 行業(yè)的應(yīng)用還僅僅限于低端�(lǐng)�。因?yàn)樗娩X基板的熱傳導(dǎo)性不佳導(dǎo)致大功率LED �(shè)�(jì)壽命大大縮短,光通量�(dá)不到要求,已�(jīng)是不�(zhēng)的事�(shí)。同�(shí),鋁基板作為LED 行業(yè)的一�(gè)新材�,部分LED 客戶群體�(duì)此材料所知有�,由此引�(fā)的照明工�、照明器具等�(zhì)量糾紛和投訴與日俱增。國家有�(guān)部門已經(jīng)開始加緊制定LED 照明相關(guān)�(biāo)�(zhǔn),國�(nèi)鋁基板行�(yè)依靠低價(jià)格獲取市�(chǎng)的時(shí)代即將結(jié)束了。如果不盡快提高鋁基板的熱傳�(dǎo)性能,那么將�(huì)面臨失去市場(chǎng)的風(fēng)�(xiǎn)�
技�(shù)方面的差距:
1、熱傳導(dǎo)性能方面的差距 目前國際上技�(shù)的鋁基板絕緣層都是由高導(dǎo)�、高絕緣的陶瓷粉末填充而成的聚合物(主要是�(huán)氧樹脂)所�(gòu)�,這樣的絕緣層具有良好的熱傳導(dǎo)性能(導(dǎo)熱系�(shù)高達(dá)2.2/m-K�,很高的絕緣�(qiáng)�,良好的粘接性能?!⊥瑫r(shí),應(yīng)市場(chǎng)需�,Bergquist 開發(fā)出比�(jìng)�(zhēng)�(duì)手更白的絕緣�,其它性能同樣出眾,提高了高功率LED 白色阻焊的反光率,成為占�(jù)大功率LED 市場(chǎng)的新利器�
目前國內(nèi)的眾多鋁基板生產(chǎn)廠家,因自身的人才、技�(shù)、設(shè)�、材料和資金等各方面因素的制�,無力�(jìn)行鋁基板系統(tǒng)和持�(xù)的研究和改�(jìn)。與國外同行之間的技�(shù)和實(shí)力的差距有擴(kuò)大的趨勢(shì),令人擔(dān)��
國產(chǎn)鋁基板絕緣層基本上都使用了商品化的FR-4 半固化片(1080)(導(dǎo)熱系�(shù)僅為0.3/m-K�,該絕緣層之中沒有添加任何的�(dǎo)熱填�,因�,這種鋁基板的熱傳�(dǎo)性能較差,不具備高強(qiáng)度的電氣絕緣性能。國�(nèi)在鋁基板所用導(dǎo)熱填料的選型,導(dǎo)熱填料的�(yù)處理,導(dǎo)熱填料和改性環(huán)氧樹脂的配方研究,以及如何保證導(dǎo)熱填料均勻的分布于絕緣層之中,尚沒有�(jìn)入實(shí)�(zhì)性研究階��
鋁基板絕緣層如果沒有添加合適的導(dǎo)熱填料,而環(huán)氧樹脂的熱傳�(dǎo)性又很差,顯而易見整�(gè)鋁基板的熱傳�(dǎo)能力就非常有限了。圖5是一組熱阻測(cè)試對(duì)比圖,是按照Bergquist TO-220 �(cè)試方法測(cè)試了幾家公司的鋁基板熱阻。從中可以看�,各公司之間的熱阻差距極大。其中,Bergquist 各�(gè)系列的鋁基板性能都非常出�;A 公司、B 公司和C 公司均為日本企業(yè),其�(dǎo)熱性能總體來說�。D 公司和E 公司是國�(nèi)企業(yè),均使用了FR-4 半固化片。我們國�(nèi)鋁基板的�(dǎo)熱性能指標(biāo)基本就是這樣的一�(gè)水平??梢钥闯?,這與國際先�(jìn)水平的差距還是相�(dāng)大的�
電絕緣性能方面的差距:
Bergquist 鋁基板的絕緣層厚度一般是75μm� 100μm� 125μm �150μm。其它幾家日本公司的鋁基板絕緣層厚度也與此相�。其�75μm 是主流產(chǎn)��
國內(nèi)的鋁基板,絕緣強(qiáng)度都有限,在同等厚度條件�,只能達(dá)到國外產(chǎn)品的1/3�1/4 擊穿�(qiáng)度。我�?cè)�?jīng)聽到一�(gè)客戶的陳訴(從事電力電子器件�,他們以前的鋁基板供�(yīng)商(FR-4 絕緣層),將絕緣層加厚到200μm,仍然不能滿�3KV(AC)絕緣強(qiáng)度的要求,其�(shí),這樣的厚�,即使絕緣強(qiáng)度滿足了要求,其熱阻大到什么程度就可想而知��
The Bergquist MP 系列鋁基板(75μm絕緣層)擊穿電壓可達(dá)8.5KV(AC);日本NRK的NRA-8鋁基板(80μm 絕緣層)擊穿電壓也可�(dá)�6.7KV(AC)�
The Bergquist HT 系列鋁基板(150μm絕緣層)擊穿電壓可達(dá)11KV(AC);日本NRK的NRA-8鋁基板(160μm 絕緣層)擊穿電壓也可�(dá)�9.2KV(AC);北京瑞凱的IMS-H01(150μm 絕緣�)擊穿電壓可達(dá)�8 KV(AC).
他們的絕緣�(qiáng)度如此之高,除了絕緣膠配方合理以�,說明他們的整�(gè)工作�(huán)境潔凈度很高。國�(nèi)鋁基板生�(chǎn)商,�(jīng)營規(guī)模小,資金實(shí)力有�,設(shè)備自�(dòng)化程度低,生�(chǎn)�(huán)境都不是很理�,生�(chǎn)過程很易�(dǎo)致塵埃等其它雜質(zhì)混入絕緣層之�,甚至出�(xiàn)絕緣層破損或受到�(chuàng)�,從而大大了鋁基板的絕緣�(qiáng)��
�(jī)械性能方面的差�:
國外次的鋁基板,絕緣�、銅箔和金屬基層這三者之間的熱膨脹系�(shù)(CTE)的匹配性好,很好解決了焊接過程中溫度循�(huán)�(dǎo)致的金屬基線路板(MCPCB)的翹曲問題,以及可能由此所�(dǎo)致的焊縫開裂等隱�。特別是如何解決厚銅箔(4oz 以上)鋁基板的翹曲問�,我們與國外廠商的差距更加明顯。據(jù)一�(gè)DC/DC 電源客戶反映,他�?cè)谑褂肂ergquist 鋁基板(銅箔4oz,絕緣層75μm,鋁�1.57mm)加工PCB 過程�,剛剛做完熱�(fēng)整平工藝(HASL�,MCPCB 翹曲較大,但降至常溫以后,MCPCB 的翹曲就恢復(fù)到工藝設(shè)�(jì)值。而國�(nèi)的鋁基板,因HASL 工藝�(dǎo)致的翹曲不可��
其它性能的差�:
�(jīng)過我們多次測(cè)試,Bergquist 能夠?qū)X基板絕緣層的厚度公差控制在�2μm,這就保證了鋁基板厚度和導(dǎo)熱能力的均一性。說明他們的涂膠�(shè)備的精準(zhǔn)度很�。同�(shí)也說明他們的絕緣膠流�(dòng)性很小,但又能保證粘接和其它性能的完�,說明他們的配方的研究很深入�
國內(nèi)鋁基板絕緣層的厚�,相差�10%都是一�(gè)正常的指�(biāo),這必然導(dǎo)致鋁基板熱阻、絕緣強(qiáng)度存在較大的起伏。從而對(duì)器件的質(zhì)量性能參數(shù)�(chǎn)生較大的影響。在一些領(lǐng)�,因?yàn)槭褂脳l件苛�,國�(chǎn)鋁基板難以勝�。特別是長時(shí)間在高溫條件下(140℃),能夠保證鋁基板的機(jī)械性能、電絕緣性能和其它相�(guān)性能仍然能夠滿足器件的需�,是衡量鋁基板質(zhì)量穩(wěn)定性的一�(gè)重要指標(biāo)。Bergquist 的LTI 和MP 系列鋁基板能滿足130℃一下長期使�,特別是HT 系列�(chǎn)�,能夠承�140℃長期使�。Bergquist 能夠在每一款鋁基板新品投放市場(chǎng)以前�12�18 �(gè)�,�(jìn)行長期的極為�(yán)格的濕熱老化試驗(yàn),以�(yàn)證其�(jī)械性能、電絕緣性能和其它性能的變化趨�(shì)。這一�(diǎn),我們國�(nèi)還做不到�
性能檢測(cè)的問題:
鋁基板尚沒有相關(guān)的國際標(biāo)�(zhǔn),其電絕緣性能和機(jī)械性能的測(cè)試主要比照FR-4 所采用的IPC(美國電子電路互連和封裝�(xié)�(huì)�、ASTM(美國材料與試驗(yàn)�(xié)�(huì))和IEC(國際電工委員會(huì))這三�(gè)�(biāo)�(zhǔn)。而鋁基板的熱性能參數(shù)的測(cè)試方法就顯得比較混亂。據(jù)我們了�,國際上幾�(gè)的鋁基板生產(chǎn)商(如The Bergquist,NRK 和DENKA�,對(duì)外公布的熱阻�(cè)試方法都采用了TO-220方法,導(dǎo)熱系�(shù)主要依據(jù)ASTM D5470(薄�(dǎo)熱固體絕緣材料熱傳導(dǎo)性標(biāo)�(zhǔn)試驗(yàn)方法)方法測(cè)��
我們發(fā)�(xiàn)一�(gè)很奇怪的�(xiàn)�,眾多的鋁基板生�(chǎn)廠商,在彼此鋁基板實(shí)際導(dǎo)熱性能指標(biāo)相差不大的情況下,各自的�(biāo)示值差異卻極大,這就存在很大的誤區(qū)。必然導(dǎo)致標(biāo)示熱性能�(shù)�(jù)更為“”的生產(chǎn)廠商的鋁基板更易獲得客戶的信任和�(rèn)可,從而誤�(dǎo)客戶。造成這種問題的主要原因是,熱阻和�(dǎo)熱系�(shù)的測(cè)試方法沒有統(tǒng)一的標(biāo)�(zhǔn),當(dāng)然還有部分生�(chǎn)商惡意夸大自己的�(dǎo)熱性能參數(shù),這是極不道德的商�(yè)行為。特別是國內(nèi)部分不良的鋁基板生產(chǎn)商,從他們對(duì)外公布的鋁基板導(dǎo)熱性能“指�(biāo)”來�,已�(jīng)“完全達(dá)到”甚至“遠(yuǎn)�(yuǎn)超過”了國際先�(jìn)水平。這種混亂的狀�(tài),亟待整�。否�,將�(duì)整�(gè)客戶群體和鋁基板行業(yè)造成極大的傷��
�?yàn)楦髯訲O-220 �(cè)試規(guī)范不盡相同,這就必然�(dǎo)致各自的�(cè)試結(jié)果千差萬�。以下我們以Bergquist 推薦的TO-220 熱阻�(cè)試方法為例說明,�(cè)試規(guī)范不�,其�(cè)試結(jié)果就�(huì)有較大的差異�
熱電偶的位置�(duì)熱阻值有重大影響(熱電偶位于芯片的下方正中位置,能確保從芯片到散熱器之間最短的傳熱通道��
晶體管功率;
試樣鋁基板的尺寸及焊盤尺��
晶體管銅基座通過回流焊與鋁基板銅箔面連接,所用的焊膏的配比和厚度�
鋁基板金屬基層通過�(dǎo)熱膏與散熱器連接,導(dǎo)熱膏的型�(hào)和性能�
銅箔的厚��
鋁板的厚度;
施加的壓��
盡管都采用TO-220 方法�(cè)�,但以上各點(diǎn)的任何差異,都會(huì)帶來熱阻�(cè)試結(jié)果的很大的差�。因此,各自的公示�,只能代表在自己所�(guī)定的�(cè)試條件下的性能�(jié)果,而并不代表自己比其它公司的產(chǎn)品更�,因此,只有采用同等�(cè)試條件和方式,熱阻的�(cè)試結(jié)果才有可比��
事實(shí)上,�8中被取樣�(cè)試的那幾家國�(nèi)外公�,各自的熱阻�(biāo)示值都很好,有的遠(yuǎn)�(yuǎn)高于Bergquist 的標(biāo)示�,特別是國內(nèi)的那兩家鋁基板生�(chǎn)商,更是“好”的離譜,但在同等測(cè)試條件下,就能區(qū)分出各自性能的優(yōu)��
原材料:
國內(nèi)鋁基板所使用�1oz�2oz �3oz 銅箔已經(jīng)�(shí)�(xiàn)了國�(chǎn)�,但4oz(含)以上的銅箔依賴于�(jìn)�?!ergquist 鋁基板T-Clad®鋁基面以拉絲處理為主,鋁基面紋路均一,細(xì)�,而其氧化鋁板外觀同樣讓人賞心悅目。日本幾家生�(chǎn)廠商鋁基面以硫酸陽極氧化為主,鋁基面氧化層晶瑩剔�,手感�
國內(nèi)鋁板供貨狀�(tài)不是太理�。主要問題是:合金鋁板供�(yīng)能力受限,純鋁板的外觀�(zhì)量較�,劃痕嚴(yán)�,板面紋路明�,即使經(jīng)過硫酸陽極氧�,也是手感粗�,總體來�,國�(nèi)鋁基面外觀�(zhì)量與美日�(chǎn)品相比,差距很大�
LED鋁基板產(chǎn)品問世,開啟散熱�(yīng)用行�(yè)的發(fā)�,由于LED鋁基板散熱特色,加上鋁基板具有高散熱、低熱阻、壽命長、耐電壓等�(yōu)�(diǎn),隨著生�(chǎn)技�(shù)、設(shè)備的改良,產(chǎn)品價(jià)格加速合理化,�(jìn)而擴(kuò)大LED�(chǎn)�(yè)的應(yīng)用領(lǐng)�,如家電�(chǎn)品的指示燈鋁基板、汽車車燈鋁基板、路燈鋁基板及戶外大型看板等。LED鋁基板的開發(fā)成功,更將成為室�(nèi)照明和戶外亮化產(chǎn)品提供服�(wù),使LED�(chǎn)�(yè)未來的市�(chǎng)�(lǐng)域更寬廣�
五年�(nèi),我國把LED鋁基板作為一�(gè)重大工程推動(dòng),而科技部也批準(zhǔn)深圳,江�,浙�,大�,重�5地作為LED鋁基板產(chǎn)�(yè)化基地。按�5大產(chǎn)�(yè)基地�(duì)�(yù)�(jì)目標(biāo),到2012�,整�(gè)中國LED�(chǎn)�(yè)�(chǎn)值將超過2000億元。在新興�(yīng)用市�(chǎng)不斷出現(xiàn)的帶�(dòng)�,近些年LED鋁基板市�(chǎng)�(guī)模快速提�。LED鋁基板指的是成品范圍非常廣闊,包括:大功率、LED路燈、射燈、冼墻燈、埋�?zé)?、LED日光燈等。LED鋁基板包括LED鋁基�、LED銅基板和LED鐵基�,在國內(nèi)市場(chǎng)上鋁基板,占�(jù)市場(chǎng)大多份額,鋁基板由于高耐壓和低熱阻而被廣大廠家所喜愛�
1.采用表面貼裝技�(shù)(SMT��
2.在電路設(shè)�(jì)方案中對(duì)熱擴(kuò)散�(jìn)行極為有效的處理�
3.降低�(chǎn)品運(yùn)行溫�,提高產(chǎn)品功率密度和可靠�,延長產(chǎn)品使用壽命;
4.縮小�(chǎn)品體�,降低硬體及裝配成本�
5.取代易碎的陶瓷基板,獲得更好的機(jī)械耐久��
LED鋁基板適用于: �(chǎn)品廣泛應(yīng)用于通信、電�、電子、醫(yī)療設(shè)�、機(jī)械設(shè)備、照明等�(lǐng)��
LED鋁基板的�(chǎn)品項(xiàng)目涵蓋了照明�(chǎn)品整�(gè)行業(yè),如商業(yè)照明,室�(nèi)照明。整體情況來�,LED鋁基板在未來幾年依然保持高速發(fā)�,出口金額會(huì)�(wěn)步增長,但出口增幅下降。內(nèi)銷方面由于經(jīng)�(jì)的持�(xù)�(fā)�,則迎來了高速增長期�
然而中國的LED鋁基板行�(yè)�5年的快速發(fā)展,到今天也造成了激烈的�(jìng)�(zhēng)局�。因LED照明相關(guān)技�(shù)與散熱性能等原�,使LED在國�(nèi)市場(chǎng)�(fā)展緩�,而大部份LED照明用于出口,這方面不斷給于LED鋁基板發(fā)展空間與�(shí)�。在未來國家大力指導(dǎo)攻克�,LED鋁基板技�(shù)�(huì)越來越完善,國內(nèi)需求會(huì)越來越大�
led鋁基板導(dǎo)熱系�(shù)和鋁基板中間的絕緣層(一般的是PP,有�(dǎo)熱膠等)有關(guān)系,它是衡量鋁基板好壞的三大�(biāo)�(zhǔn)之一(熱阻值和耐壓值是另兩�(gè)性能)。鋁基板�(dǎo)熱系�(shù)可以在板材壓合之后經(jīng)過測(cè)試儀器測(cè)試得出數(shù)�(jù),導(dǎo)熱值高的一般是陶瓷類、銅�,但是由于考慮到成本的問題,市�(chǎng)上主流的是電子鋁基板,相�(duì)�(yīng)的鋁基板�(dǎo)熱系�(shù)是大家所�(guān)心的參數(shù),導(dǎo)熱系�(shù)越高就是代表性能越好的標(biāo)志之一�
led鋁基板分類有日光燈鋁基板,路燈鋁基板,筒燈鋁基板,壁燈鋁基板,射燈鋁基板,節(jié)能燈鋁基板,無極燈鋁基板,鋁基板,天花燈鋁基�,洗墻燈鋁基板,球泡燈鋁基板,隧道燈鋁基板,泛光燈鋁基板,投光燈鋁基板,大功率鋁基板,小功率鋁基�,護(hù)欄管鋁基�,霓虹燈鋁基板,玉米燈鋁基板,蠟燭燈鋁基�,吸頂燈鋁基�,廚房燈鋁基板,走廊燈鋁基板,地埋燈鋁基�,斗膽燈鋁基�,工礦燈鋁基板,橋梁燈鋁基板,地磚燈鋁基板,樓梯燈鋁基板�
用途:功率混合IC(HIC��
1、音頻設(shè)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��
2、電源設(shè)備:開關(guān)�(diào)節(jié)器`DC/AC�(zhuǎn)換器`SW�(diào)整器等�
3、通訊電子�(shè)備:高頻增幅器`濾波電器`�(fā)�(bào)電路�
4、辦公自�(dòng)化設(shè)備:電動(dòng)�(jī)�(qū)�(dòng)器等�
5、汽車:電子�(diào)節(jié)器`�(diǎn)火器`電源控制器等�
6、電腦:CPU板`軟碟�(qū)�(dòng)器`電源裝置��
7、功率模組:換流器`固體繼電器`整流電橋��