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鋁基板

什么是鋁基板

鋁基板(英文翻譯是Aluminum substrate)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。

鋁基板的工作原理

功率器件表面貼裝在電路層,器件運行時所產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,從而實現對器件的散熱

鋁基板工作原理圖
圖:鋁基板工作原理

鋁基板的結構

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
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。
電路層(即銅箔)通常經過蝕刻形成印刷電路,使元件的各個部件相互連接,一般情況下,電路層要求具有很大的載流能力,從而應使用較厚的銅箔,厚度一般35ΜM~280ΜM;導熱絕緣層是鋁基板核心技術之所在,它一般是由特種陶瓷填充的特殊的聚合物構成,熱阻小,粘彈性能優良,具有抗熱老化的能力,能夠承受機械及熱應力。
高性能鋁基板的導熱絕緣層正是使用了此種技術,使其具有極為優良的導熱性能和高強度的電氣絕緣性能;金屬基層是鋁基板的支撐構件,要求具有高導熱性,一般是鋁板,也可使用銅板(其中銅板能夠提供更好的導熱性),適合于鉆孔、沖剪及切割等常規機械加工。
PCB材料相比有著其他材料不可比擬的優點。適合功率元件表面貼裝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。

鋁基板的性能特點

1、采用表面貼裝技術(SMT);
2、在電路設計方案中對熱擴散進行極為有效的處理;
3、降低產品運行溫度,提高產品功率密度和可靠性,延長產品使用壽命;
4、縮小產品體積,降低硬體及裝配成本;
5、取代易碎的陶瓷基板,獲得更好的機械耐久力。

鋁基板的工藝能力

技術項目
制程能力之技術指標
板材類型
鋁基板 銅基板 鐵基板
表面處理
化學 金 噴錫 沉錫 化學銀 osp
層數
單面 雙面 四層
最大尺寸
1185mm*480mm
最小尺寸
5mm*5mm
最小線寬線距
0.1mm
板翹曲度
≤0.5%(厚度:1.6mm,尺寸大小: 300mm*300mm
加工 厚度
0.3-5.0mm
銅箔厚度
35um-240um
成形尺寸公差
±0.15mm
V-CUT對位精度
±0.1mm
加工能力
7000m2/月
孔定位偏差
±0.076mm
成型尺寸公差范圍
CNC 鑼外形:±0.1mm模沖外形:±0.15mm

鋁基板的工藝和工藝相關詞匯解釋

側蝕:發生在抗蝕層圖形下面導線側壁的蝕刻稱為側蝕。側蝕的程度是以側向蝕刻的寬度來表示。
側蝕與蝕刻液種類,組成和所使用的蝕刻工藝及設備有關。
蝕刻系數:導線厚度(不包括鍍層厚度)與側蝕量的比值稱為蝕刻系數。
蝕刻系數=V/X
用蝕刻系數的高低來衡量側蝕量的大小。蝕刻系數越高,側蝕量越少。在印制板的蝕刻操作中,希望有較高的蝕刻系數,尤其是高密度的精細導線的印制板更是如此。 鍍層增寬在圖形電鍍時,由于電鍍金屬層的厚度超過電鍍抗蝕層的厚度,而使導線寬度增加,稱為鍍層增寬。鍍層增寬與電鍍抗蝕層的厚度和電鍍層的總厚度有直接關系。實際生產時,應盡量避免產生鍍層增寬。
鍍層突沿:金屬抗蝕鍍層增寬與側蝕量的總和叫鍍層突沿。如果沒有鍍層增寬,鍍層突沿就等于側蝕量。
蝕刻速率:蝕刻液在單位時間內溶解金屬的深度(常以μm/min表示)或溶解一定厚度的金屬所需的時間(min)。
溶銅量:在一定的允許蝕刻速率下,蝕刻液溶解銅的量。常以每升蝕刻液中溶解多少克銅(g/l)來表示。對特定的蝕刻液,其溶銅能力是一定的。

鋁基板的封裝

LED封裝主要是提供LED芯片一個平臺,讓LED芯片有更好的光、電、熱的表現,好的封裝可讓LED有更好的發光效率與好的散熱環境,好的散熱環境進而提升LED的使用壽命。LED封裝技術主要建構在五個主要考慮因素上,分別為光學取出效率、熱阻、功率耗散、可靠性及性價比(Lm/$)。
以上每一個因素在封裝中都是相當重要的環節,舉例來說,光取出效率關系到性價比;熱阻關系到可靠性及產品壽命;功率耗散關系到客戶應用。整體而言,較佳的封裝技術就是必須要兼顧每一點,但最重要的是要站在客戶立場思考,能滿足并超出客戶需求,就是好的封裝。
通常使用單層或雙層鋁基板作為熱沉,把單個芯片或多個芯片用固晶膠直接固定在鋁基板(或銅基板)上,LED芯片的p和n兩個電極則鍵合在鋁基板表層的薄銅板上。根據所需功率的大小確定底座上排列led芯片的數目,可組合封裝成1W、2W、3W等高亮度的大功率LED。最后,使用高折射率的材料按光學設計的形狀對集成的LED進行封裝。

鋁基板的用途

用途:功率混合IC(HIC)
1、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。
2、電源設備:開關調節器、DC/AC轉換器、SW調整器等。
3、通訊電子設備:高頻增幅器、濾波電器、發報電路。
4、辦公自動化設備:電動機驅動器等。
5、汽車:電子調節器、點火器、電源控制器等。
6、電腦:CPU板、軟碟驅動器、電源裝置等。
7、功率模組:換流器、固體繼電器、整流電橋等。

鋁基板板材

鋁基板板材常用的鋁基板材主要有1000系、5000系和6000系,這三系鋁材的基本特性如下:
1、1000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,所以生產過程比較單一,價格相對比較便宜,是目前常規工業中最常用的一個系列。
2、5000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。另外在常規工業中應用也較為廣泛。
3、6000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,接口特點優良,容易涂層,加工性好。6061的一般特點:優良的接口特征、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。

led鋁基板與pcb鋁基板

led鋁基板是指用于專門led行業的鋁基板,LED鋁基板產品問世,開啟散熱應用行業的發展,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、耐電壓等優點,進而擴大LED產業的應用領域,如家電產品的指示燈鋁基板、汽車車燈鋁基板、路燈鋁基板及戶外大型看板等。
led鋁基板導熱系數和鋁基板中間的絕緣層(一般的是PP,現在的有導熱膠等)有關系,它是衡量鋁基板好壞的三大標準之一(熱阻值和耐壓值是另兩個性能)。鋁基板導熱系數可以在板材壓合之后經過測試儀器測試得出數據,目前導熱值高的一般是陶瓷類、銅等,但是由于考慮到成本的問題,目前市場上主流的是電子鋁基板,相對應的鋁基板導熱系數是大家所關心的參數,導熱系數越高就是代表性能越好的標志之一。
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。

鋁基板的價格

隨著鋁基板生產技術、設備的改良,鋁基板的產品價格加速合理化,通常供應商不會講鋁基板的報價直接提供,可咨詢億方電子關于鋁基板的報價。

鋁基板供應商介紹

億方鋁基板專業從事各類金屬基板和20層以下各種FR-4電路板生產和研發的高科技企業,所生產的各種鋁基板、銅基板、鐵基板等金屬基板以及各種FR-4電路板等產品,可與國外先進產品相媲美。主要產品有單層、雙面、多層等大功率led貼片金屬基板、插件式金屬基板等。產品廣泛應用于照明(如路燈照明、草坪燈、日光燈、舞臺燈光等)、電子、機械、通訊、汽車等有散熱需求的行業領域

鋁基板的交期

鋁基板業務訂單安排過程中需要注意那些?
鋁基板生產中應注意:
1、交期(打樣一般3-5天)批量(5-7天)
2、品質要求(客戶的詳細要求,尺寸,厚度,工藝,是否開票,是否可以快遞代收,是否有很特殊的要求?)
3、鋁基板是否有批量后期,是否長期合作呢?都要一一搞清楚。
鋁基板交期比較慢具體怎么解決?
1、平時鋁基板可以做一批庫存
2、鋁基板交期晝夜加班
3、交期需要和客人協商處理

高導熱鋁基板與鋁基板導熱系數

鋁基板導熱系數顧名思義,它是一種鋁基板散熱性能參數,它是衡量鋁基板好壞的三大標準之一(熱阻值和耐壓值是另兩個性能)。鋁基板導熱系數可以在板材壓合之后經過測儀器測試得出數據,目前導熱值高的一般是陶瓷類、銅等,但是由于考慮到成本的問題,目前市場上大多數為鋁基板,相對應的鋁基板導熱系數是大家所關心的參數,導熱數越高就是代表性能越好的標志之一。鋁基板是一種獨特的金屬基覆銅板鋁基板,它具有良好的導熱性、電氣絕緣性能和機械加工性能。
一般情況下,在LED設計和各種電子設計的時候,都會有鋁基板的應用,而LED散熱設計則是按照流體動力學軟件進行仿真和基礎設計的,這對于鋁基板的生產來說是十分必要的。
所謂流體流動的阻力則是由于流體的粘性和固體邊界的影響,而導致流體在流動過程中受到一定的阻力,這個阻力就被成為流動阻力,可以分為沿程阻力和局部阻力兩種;沿程阻力是在邊界急劇變化的區域,如斷面突然擴大或者是突然縮小、彎頭等局部位置,是流體的流動狀態發生急劇變化而產生的流動阻力。
通常,LED鋁基板所采用的散熱器為自然散熱,在散熱器的設計過程中主要分為三個步驟:
1、根據相關的約束條件來設計散熱器的輪廓圖;
2、根據鋁基板散熱器的相關設計準則來對散熱器的齒厚、齒的形狀、齒間距和鋁基板的厚度進行優化;
3、進行校核計算,以確保散熱器的散熱性能。

鋁基板的散熱設計

為什么要進行熱設計?
高溫對電子產品的影響:絕緣性能退化;元器件損壞;材料的熱老化;低熔點焊縫開裂、焊點脫落。
溫度對元器件的影響:一般而言,溫度升高電阻阻值降低;高溫會降低電容器的使用壽命;高溫會使變壓器、扼流圈絕緣材料的性能下降,一般變壓器、扼流圈的允許溫度要低于95C;溫度過高還會造成焊點合金結構的變化—IMC增厚,焊點變脆,機械強度降低;結溫的升高會使晶體管的電流放大倍數迅速增加,導致集電極電流增加,又使結溫進一步升高,最終導致組件失效。
熱設計的目的是控制產品內部所有電子元器件的溫度,使其在所處的工作環境條件下不超過標準及規范所規定的最高溫度。最高允許溫度的計算應以元器件的應力分析為基礎,并且與產品的可靠性要求以及分配給每一個元器件的失效率相一致。

鋁基板散熱問題解決方案

LED的散熱問題是LED廠家最頭痛的問題,不過可以采用鋁基板,因為鋁的導熱係數高,散熱好,可以有效的將內部熱量導出。鋁基板是一種獨特的金屬基覆銅板,具有良好的導熱性、電氣絕緣性能和機械加工性能。設計時也要儘量將PCB靠近鋁底座,從而減少灌封膠部分產生的熱阻。

鋁基板電路板的維修

每一個電路板維修工程師都有各自不同的判斷方法、維修思路。但是在維修步驟方面都可以歸納為一下六個步驟。故障了解板卡維修,先了解故障情況,將故障判斷定在一個更小的范圍內,才有利于維修工作,因此了解電路板的故障情況對于著手維修非常重要。
1、板卡觀察:板卡觀察也就是初步研究,目的是了解板卡有哪些輸入輸出接口,板卡實現的功能有哪些,板卡各個控制部位的分布等信息。
2、線路測試:完成了故障了解、板卡觀察之后,根據實際情況,對板卡進行初步的檢測工作,線路檢測不一定能夠找出板卡的故障點,但是經驗豐富的電路板維修人員可以通過檢測排除大范圍的故障,為接下來的維修鋪路。
3、元器件檢測:元器件的檢查,大多數都需要通過烙鐵將元器件從電路板上面去下,再從過專業設備檢測,這個的過程會對電路板的外部完整性造成破壞,因此一般情況下維修人員不會隨意拆取元器件。
4、故障維修:通過線路測試、元器件檢測等工作,對找出的故障進行處理,包括線路修復、元器件更換、改造等工作。
5、上機測試:完成維修工作的板卡需要再次進行線路測試,確定沒有故障以后,即可上機測試。

鋁基板廢料處理技術

印刷線路板由玻璃纖維、環氧樹脂和多種金屬化合物混合制成,廢舊鋁基板如果得不到妥善處置,其所含溴化阻燃劑等致癌物質,會對環境和人類健康產生嚴重的污染和危害。但同時廢舊線路板也具有相當高的經濟價值,線路板中的金屬品位相當于普通礦物中金屬品位的幾十倍,金屬的含量高達10~60\%,含量最多的是銅,此外還有金、銀、鎳、錫、鉛等金屬,其中還不乏稀有金屬,而自然界中富礦金屬含量也不過3~5\%。
有資料顯示,1噸電腦部件平均要用去0.9公斤黃金、270公斤塑料、128.7公斤銅、1公斤鐵、58.5公斤鉛、39.6公斤錫、36公斤鎳、19.8公斤銻,還有鈀、鉑等貴重金屬等。由此可見,廢舊電路板同時還是一座有待開發的'金礦'。根據對全國大部分地區廢線路板處理現狀的調查,現在許多電路板企業所產生的廢電路板及邊框料大部分是運到偏遠地區采用焚燒和水洗的方法進行處理,造成了極為嚴重的二次污染。
其中焚燒法由于會產生大量有異味、有毒的溴類化合物,嚴重污染大氣,早已被國家環保總局明令禁止,但是在偏遠的山區,焚燒作坊仍然有生存的空間。
而水洗法由于工藝簡單、投資少,已被廣泛采用。但是水洗后產生的大量廢渣(即'非金屬物質',占到鋁基板重量的80\%左右)依然對環境造成極大的危害,要處理或消除這些廢渣很困難。水洗企業大多是將廢渣作為生活垃圾填埋或交給環衛部門處理。

鋁基板的應用和應用特點

鋁基板由其本身構造,具有以下特點:導熱性能非常優良、單面縛銅、器件只能放置在縛銅面、不能開電器連線孔所以不能按照單面板那樣放置跳線。
鋁基板上一般都放置貼片器件,管,輸出整流管通過基板把熱量傳導出去,熱阻很低,可取得較高可靠性。變壓器采用平面貼片結構,也可通過基板散熱,其溫 升比常規要低,同樣規格變壓器采用鋁基板結構可得到較大的輸出功率。
  由于鋁基板優良的導熱性,在小量手工焊接時比較困難,焊料冷卻過快,容易出現問題現有一個簡單實用的方法,將一個燙衣服的普通電熨斗(最好有調溫功能),翻過來,熨燙面向上,固定好,溫度調到150℃左右,把鋁基板放在熨斗上面,加溫一段時間,然后按照常規方法將元件貼上并焊接,熨斗溫度以器件易于焊接為宜,太高有可能時器件損壞,甚至鋁基板銅皮剝離,溫度太低焊接效果不好,要靈活掌握.

其他鋁基板問題

如有其他關于鋁基板的相關問題,可咨詢深圳億方電子,服務熱線:400-0010-256

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