日本电气化学Denka散热铝基板中文介绍
铝基板介绍
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铝基板
• 从热膨胀系数，热传导能力，强度，硬度，重量，表面状态和成本方面 考虑。绝大部分的金属基板都采用了铝板作为金属基层。选用铝材的种 类，主要依据机械加工工艺和成本的考量。
名称 成分 强度 性能 价格
6061T6
5052H34 1050H18 C11000
Al-Mg-Si
Al-Mg 纯铝 纯铜
触摸屏:传感器, 玻璃盖板
长城开发全球网络
全球电子制造服务排名第七，中国电子集团（CEC）一级子公司。
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长城开发–技术研发及中央实验室
技术研发及中央实验室成立于1992年，下设六个专业实验室及两个工程技术组
可靠性实验室 （CNAS认可） 材料科学实验室 （CNAS认可） 先进机械实验室 高级SMT实验室 静电控制实验室
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铝基板
• 电路层：要求具有很大的载流能力，一般采用电解铜箔，经过蚀刻
形成印制电路，用于实现器件的装配和连接。与传统的FR-4 相比，采 用相同的厚度，相同的线宽，铝基板能够承载更高的电流，从而应使 用较厚的铜箔，厚度一般35μm~280μm。
• 金属基层 ：金属基层是铝基板的支撑构件，要求具有高导热性，一
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般是铝板，也可使用铜板（其中铜板能够提供更好的导热性），适合 于钻孔、冲剪及切割等常规机械加工。工艺要求有：镀金、喷锡、 osp抗氧化、沉金、无铅ROHS制程等
• 绝缘层：高导热绝缘层的技术是衡量一款铝基板是否真正拥有高导
热性能，高绝缘性能的核心。目前国际上高品质铝基板的绝缘层都是 由高导热、高绝缘的陶瓷介质填充的特殊聚合物所构成。聚合物保障 了绝缘性能，抗热老化能力以及高粘接能力。而陶瓷填充物则极大增 强了导热性能和绝缘性能。
铝基板介绍
瑞凯可供应的铝基板铜箔的厚度一般为 1~4OZ(35µ m~140µ m)。贝格斯 Thermal Clad 可供应的铜箔的厚度一般为 1~10OZ(35µ m~350µ m)。
MCPCB导线宽度计算公式
TS I 2 R S 2 TS + TS2 WC= K S TRISE
板边的最小半径 线路到板边的最小间隔
材料厚度 材料厚度＋0.5mm
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MCPCB 设计建议和规范
MCPCB 翘曲的原因分析
因为金属基层和线路层之间的不同的热膨胀系数（CTE），必然会导致金属基板产生翘曲。特别是当金属基层使用铝板，那么翘曲就更加明显。一般来说，如果 铜箔的厚度小于铝板厚度的10％，铝板将在机械性能方面占支配地位，铝基板的平整度将比较理想。但是，如果铜箔的厚度接近或超过铝板厚的10％，铝基板的翘 曲将不可避免。 MCPCB 翘曲程度也取决于保留在 MCPCB 上铜箔的数量和线路的宽度，如果线路足够窄，因膨胀系数引起的应力就会消化在绝缘导热层中。
MCPCB表面处理建议
典型的 PCB 表面处理方式同样适用于铝基板，这些方法都满足 RoHS 规范。这些方法分别是：ENIG（Ni/Au），OSP（有机保焊剂），浸银或锡以及无铅喷 锡（lead-free HASL），目前标准的铅锡热风整平（HASL）业界还在使用之中。MCPCB 表面处理用 OSP 处理以后可保证 3～6 个月的保质期，用 ENIG 或者 HASL 可保证超过 1 年的保质期。镀层和 OSP 处理后的铜箔表面既薄又平整，能够保护铜箔表面不被氧化。ENIG 表面处理能够适应铝丝的绑定。
散热器 热界面材料 绝缘层
金属基板
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铝基板的应用领域
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铝基板知识
深圳市容卓电路科技有限公司铝基板知识一、铝基板简介：1.性能：铝基板是一种散热性能良好的绝缘金属基敷铜板, 其特点在于：1良好的导热性能有助于元器件的冷却;2.较高的绝缘强度能够经受高达6KV AC电压3.结构：1一般的金属基板分为三层：线路层、绝缘层和金属基层。
导电层（线路层）：线路层一般采用电解铜箔，常用厚度有1OZ、2OZ、3OZ、4OZ等4种；绝缘层一般为填充了陶瓷的聚合物，其常用厚度为75um、150u m；金属基层一般有铝基、铜基、铁基、CIC(合金)、CMC（羧甲基纤维素钠一种重要的纤维素醚）等，常用厚度为0.8.、1.0mm、1.6mm、2.0mm、3.2mm;与FR-4相比，相同的线宽、相同的厚度，铝基板能承载更高的电流。
导热绝缘层：绝缘层是铝基板核心技术部份、绝缘层不光要起绝缘作用，还要粘接和导热作用，要把导电的产生的热量通过绝缘层传输给金属基层而得到更好散热效果。
绝缘层热传导性越好，散热就越好、从而达到提高模块的功率负荷、减小体积、延长寿命，提高输出等目的。
（图5就是对比效果图）为了让大家更明确绝缘层导热作用效果，我们以LED灯具验证为例：见下图6现国产的普通铝基板材一般绝缘层都是用商品化的半固化片（1080）（导热系数仅为0.3W/m-k）。
该绝缘层没有添加任何导热填料。
绝缘层厚度常规是75um—100um、125um、150um（公差+/-2 um）。
金属基层金属基料可以选择任何金属，需要取决于金属的势膨胀系数、热传导能力、强度、硬度、重量，表面姿态和成本缝合考虑。
所以从成本和技术性能条件考虑铝为比较理想的材料。
层次区分：单面、双面、多层（两面、多层一般是由先用FR-4做好线路后与铝板压合而成。
铝材料种类：再生铝（回收的废品再生成，导热几乎为0）。
1000系纯铝1000系列代表1050 1060 1070 1000系列铝板又被称为纯铝板，在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。
铝基板导热硅脂-概述说明以及解释
铝基板导热硅脂-概述说明以及解释1.引言1.1 概述概述：铝基板导热硅脂是一种用于改善散热效果的材料。
随着电子设备的不断发展，散热问题逐渐成为制约其性能提升的关键因素之一。
而铝基板导热硅脂正是为了解决这一问题而被广泛使用的材料之一。
铝基板具有导热性能优异、机械强度高、重量轻等特点，广泛应用于电子设备的散热设计中。
然而，单纯的铝基板并不能完全满足高功率电子器件的散热需求。
因此，导热硅脂的应用便得以推出。
导热硅脂是由导电颗粒和硅油等材料组成的热导性材料，具有良好的导热性能和绝缘性能。
它能够填充在散热器与芯片之间的微小间隙中，并通过导热作用将芯片产生的热量快速传递到散热器上，从而提高整体散热效果。
铝基板导热硅脂在电子设备中的应用非常广泛。
无论是计算机、手机、电视机等电子产品，还是新能源电池、汽车电子等领域，都可以看到其身影。
通过使用铝基板导热硅脂，可以有效提高电子设备的散热能力，降低因过热而带来的故障风险，延长设备寿命。
总的来说，铝基板导热硅脂在现代电子设备中的应用十分重要。
它不仅能够解决电子设备散热问题，提高性能稳定性，同时也有助于推动电子设备技术的不断进步。
随着科技的进步和应用需求的不断增长，相信铝基板导热硅脂在未来会有更加广阔的发展前景。
1.2文章结构1.2 文章结构本文将分为引言、正文和结论三个部分来进行讨论和分析铝基板导热硅脂的相关内容。
引言部分将概述本文要讨论的内容，首先简要介绍铝基板导热硅脂的背景和基本概念。
然后，说明本文的结构和组织方式，以及各个章节的主要内容和目的。
最后，明确本文的目的，即通过深入探讨铝基板导热硅脂的特点和应用，总结其优势，并展望其未来发展前景。
正文部分将重点介绍铝基板的特点、导热硅脂的作用以及铝基板导热硅脂在实际应用中的具体场景。
首先，详细阐述铝基板的特点，包括导热性能好、机械强度高等方面。
然后，解释导热硅脂在铝基板中的作用，如填充空隙、提高导热性能等。
最后，列举铝基板导热硅脂应用领域的案例，如电子设备散热、LED照明、电力电子等。
日本电气化学Denka散热铝基板中文介绍
Metal Core Substrate (Al, Cu, Fe) 金属芯基材 ( 铝,铜 ,铁 )
Metal Base Substrate with Multi-Layer (FR-4) 多层环氧树脂金属基材
Paper based material (phenol) 纸基板 (酚基材 )
Glass cloth based material (epoxy, polyimide) 玻璃基材（环氧树脂，聚酰亚胺 ）
典型的混合集成电路结构
Ni plating 镍层
Al wire 铝丝
Plastic case 塑胶外壳
Semiconductor
半导体
Chip 缘层
Aluminum board 铝板
Resin 树脂 Lead terminal
引线端子
IMS 标准层
Development performance of IMS
△
○
*Al base type基本类型
Typical structure of IMS 标准层 的典型结构
Conductor (Cu foil, etc.) 导体（铜箔等）
Metal Base （ Al, Cu, Fe, etc.) 金属基材（铝，铜，铁等）
Insulator 绝缘层
Typical structure of HIC
(IMS)
标准
Computer 电脑 CPU board 中央处理器主板 Power supply 电源供应器
Power Electronics 动力电子设备
Inverter
换流器
Transistor
晶体管
Motor driver
马达驱动器
什么是铝基板的用途和作用
什么是铝基板的用途和作用铝基板是一种用于电子产品制造的散热材料，其用途和作用如下：1. 散热：铝基板具有优良的导热性能，可以有效地将电子器件产生的热量迅速传输并散发到周围环境中，确保电子器件的正常工作温度，防止过热损坏。
2. 机械支撑：铝基板具有高强度和刚性，可以作为电子器件的机械支撑结构，保护器件免受外部冲击和振动的影响，提高其稳定性和可靠性。
3. 电气隔离：铝基板具有良好的电绝缘性能，可以有效地隔离电子器件之间的电气信号和电气噪声，提高电路的抗干扰能力和稳定性。
4. 焊接性能：铝基板上的金属层可以很好地与电子器件进行焊接，确保焊接接触良好，减少焊接接触电阻，提高电子器件的性能和可靠性。
5. 尺寸稳定性：铝基板具有低热膨胀系数，能够保持在不同温度下的稳定尺寸，确保电子器件在各种环境条件下的正常工作和使用寿命。
6. 防腐性能：铝基板具有良好的耐腐蚀性能，可以在恶劣的工作环境中使用，如高温、潮湿等环境下，不容易生锈和腐蚀，提高电子器件的使用寿命。
7. 轻量化设计：铝基板相比传统的陶瓷基板和玻璃纤维基板具有更轻的重量，可以实现电子器件的轻量化设计，减轻整体产品的重量，提高携带和使用的便利性。
8. 兼容性好：铝基板可以与其他材料和工艺兼容，可以与各种电子器件和元器件进行组合和集成，方便设计师进行定制化的设计和制造。
9. 成本效益高：相比于其他散热材料，铝基板具有较低的制造成本和较高的生产效率，能够满足大规模生产的需求，降低产品的制造成本。
10. 环保特性：铝基板是由铝和其他材料组成，可以进行回收再利用，减少资源浪费和环境污染。
总之，铝基板在电子产品制造中扮演着重要的角色，其用途和作用包括散热、机械支撑、电气隔离、焊接性能、尺寸稳定性、防腐性能、轻量化设计、兼容性好、成本效益高和环保特性。
铝基板的广泛应用推动了电子产品的发展和进步，使得电子产品更加高效、稳定和可靠。
日本散热铝基板前线的报道(连载1-7)
来自日本导热基板前线的报道日本《半导体产业新闻》报自2010年年初开始刊登了以“热点与争战——导热基板的最前线”（原日文为：“熱と戰ぅ！——放熱对策基板の最前线”）为总标题的连载文章。
正如这篇连载文的总标题的那样所述，高导热性印制电路板及其基材，现已成为日本PCB业中的“热门”产品，它也是日本PCB业许多企业在努力摆脱金融危机阴影、寻找新商机中，积极加入这一市场竞争之中。
对这一新动向、新焦点，我们非常需要认真关注、研究其发展、变化。
为此，笔者将编译这一发表在日本媒体上的“来自日本导热基板前线”的连载报道。
它主要是介绍了日本的一些PCB厂家在研发、生产高导热性基板方面的近期情况，同时也重点介绍一些日本的高导热性基板用基板材料的生产厂家近期在此类基板材料方面研究、生产的新进展。
1．引言有关专家提出：当前，高亮度LED市场扩大的关键，在于尽快地解决散热问题——这一定论，并非过分。
适用于一般照明用光源的高亮度LED，其芯片连接部位发热的温度已达到150℃左右。
因此，它所用基板的散热功能是十分重要之事。
LED用金属基板（主要是指铝基板，而铜基板占很少的部分）等担负着LED器件正常运行、安全管理、制品寿命确保等重要作用。
当前，LED市场需求量的巨增，驱动了铝基基板生产与技术的迅速发展。
芯片发光效率的提升，要求LED所用基板，需具有对芯片发出的热量有更大幅度抑制的性能。
而在要求它实现低成本化方面，树脂基板（原文将相对于陶瓷基板来讲的绝缘层由有机树脂为主体构成的印制电路板，简称为“树脂基板”，文中下同。
—— 译者注）更有可能在这一导电性基板市场竞争中，有更大的扩展作为。
目前，越来越多日本PCB企业加入生产高导热性金属基板生产“大军”中，在这些日本生产厂家中，可分为三种类型的企业：第一类企业，他们是从基板材料（金属基覆铜板）生产开始做起，一直生产制造到高导热金属基板产品的“连贯生产”型企业。
在这些企业中，以电气化学工业株式会社和ニッパッ株式会社两厂家在市场占有率表现最高，并在日本业界中饶有名气。
铝基板介绍(中文)精品PPT课件
(我公司制造方式) ●真空压合方式
铜箔
P1>P2
P2:压合机内气压
铜箔
铜箔
铜箔
CCL边部切断
铝板
气压差，压合压力
铝板
P1:绝缘层～铝板的空隙部气压
(其他公司制造方式) ●单板涂布方式
空隙
铜箔
产品部分
使用真空压合机可以保证铝基板质量稳定可靠
粒子分散不均匀特性不稳定
粒子分散均匀特性稳定
在铝板上丝网印刷
铝板
0 . 0 7 0 . 0 7 上 表
1.E +11
貯蔵弾性率比較
ア ル ミ 板 2 . 0
1.E +10
E Ⅲ改良 他社
1 . 1 1 . 2
1.E +09
貯蔵弾性率(Ｐａ)
分析模型
1.E +08
1.E +07 -50
0
50
100
150
温度(℃)
■关于低弹性基板焊锡crack性②
0
EⅢ改良－１のＴＨＢＴによる絶縁抵抗変化
線間① 線間③ 線間⑤ 層間
線間② 線間④ 線間⑥
500
1000
1500
試験時間(hr)
2000
GND
■功率器件应用领域
10,000
1,000 100
耐焊锡crack性 提高
陶瓷基板的领域
EV (EHV含)
直流供电
电力铁道
定 30
格 电
10
EPS ECU
流
外表
标签 标签
工作台
保护膜层压机
■普通特性
绝缘层形式
型号
绝缘层厚度(μm)
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DENKI KAGAKU KOGYO .日本电气化学工业有限公司DENKAThe field suitable for Hybrid IC适用与混合集成电路领域Classification of printed circuit board 印刷线路板的分类Flexiuble substrate 柔性基板Ceramic substrate 陶瓷基片Insulated Metal Substrate 绝缘金属基材Substrate with thick film circuit.厚膜陶瓷线路板Substrate with thin circuit.薄膜陶瓷线路板 Substrate Multi-layer 多层陶瓷线路板 Metal Base Substrate ( Al, Cu, Fe) 金属基材(铝,铜,铁)Metal Core Substrate (Al, Cu, Fe)金属芯基材(铝,铜,铁)Metal Base Substrate with Multi-Layer (FR-4)多层环氧树脂金属基材Paper based material (phenol) 纸基板(酚基材)Glass cloth based material (epoxy, polyimide)玻璃基材（环氧树脂，聚酰亚胺）Rigid substrate 刚性基板Organic substrate 有机基板Composite (combination with different materials)复合材料（与不同的材料结合）Thermoplastic resin 热塑性树脂Film material (polyimide, polyester)薄膜材料（聚酰亚胺，聚酯）Comparison of properties with each substrate 每种基材的性能对照*Al base type基本类型Typical structure of IMS 标准层的典型结构Conductor (Cu foil, etc.) 导体（铜箔等）Insulator绝缘层Metal Base（Al, Cu, Fe, etc.)金属基材（铝，铜，铁等）Typical structure of HIC 典型的混合集成电路结构Ni plating 镍层Al wire铝丝Plastic case塑胶外壳Semiconductor半导体Chip resistance贴片电阻Resin树脂Lead terminal引线端子Insulator绝缘层Aluminum board 铝板IMS 标准层Development performance of IMS 标准层的发展方向Improvement of Insulator 绝缘层的改善→Higher thermal conductivity, higher reliability and higher heat resistance.更高的导热系数，高可靠性和高耐热性.R a t e d v o l t a g e (V )额定电压Field of each substrate 每种基材的领域 K-1 一般型性型TH-1高耐热高导型B-1超高导热型Industrial machine 工业机器Air conditioner500空调设备HITT PLATE(IMS)高导热铝基板Alumina substrate 氧化铝层AlN substrate 氮化铝层Audio 音频50100Rated current(A)额定电流Market request 市场需求Cost down, down sizing and Higher thermal conductivity 低成本小型化高导热系数Thermal 2W/mK conductivity 导热系数4W/mK8W/mKT h e r m a l c o n d u c t i v i t y (W /m K ) 导热系数Lineup of HITT PLATE’s insulator 绝缘高导热铝基板的应用范围Heat cycle reliability 长期可靠性T h e r m a l r e s i s t a n c e o C /W 热变电阻Comparison of HITT PLATE 高导热铝基板对照1Alumina substrate氧化铝层50 100 150 200 600 650Thickness of insulator 绝缘层厚度The results of thermal resistance by thermal viewerIMS B-1(8W/mK) type IMS B-1类型热变电阻耐热测试的结果Alumina DBC氧化铝合基板Test sample测试样品基材substrateTO-220Low低High高（2SC2233) .最高温度℃℃Typical properties of super high thermally conductive type典型的超高导热类型性能DENKA HITT PLATE in Automotive 日本电气化学公司高导热铝基板在汽车上的应用DC/DC converter 直流/直流转化器ECU电气转化装置Generator发动机ＨＩＴＴPLATE 高导热铝基板EPS应急电源Suspension controller悬浮控制器Technical trend of EPS应急电池的技术趋势Replace to EPS应急电源的替代Fuel efficient will be better3% compared withhydromechanical power steering与流体动力转向相比较燃烧性提高了3% Rapid diffusion to 1000cc ~ 2000cc car迅速提高了1000cc-2000cc卡路里<Inquiry>查询High thermal conductivityHigh heat resistance高导热系数高耐热性Large current 大电流reliability against solder crac k可靠性防焊裂Improvement to decrease solder cracks of bear chip改善了芯片的焊裂A shape of substrate under heat cycle test 基材热循环测试的模拟Case of cool down在容器中冷却Chip resistor贴片电阻Solder 焊盘Aluminum plate铝板Case of heat up在容器中加热Aluminum plate铝板Solder crack 测量条件等TMA method or DMA method机械方法和动态力学方法高导热高耐热TH-1一般型K-1耐焊裂型EL-1resistivity (Ohm cm)体积电阻率Dielectric constant 介电常数Dielectric loss tangent 介电损耗Thickness of dielectric layer (um)介电层厚度Thermal resistance (℃/W) 热变电阻ａｔ1MHz 在1兆赫兹ａｔ1MHz 在1兆赫兹SEM 扫描式电子显微镜Denka method 便携式PH分析仪X 1016125(Y type)ａｔ25 ℃在25度下X 1015 100(Y type) ｘ1015 110strength(N/cm)剥离强度Normalcondition：Based onJISC6481 正常状态：基于日本工业标准C6481Glass transition point ( C) TMA method or DMA method 165(TMA): Step by step increasing 96 hrs after PCT压力锅煮（121 ℃,2atm）treatment 96小时（121℃,2大气压）情况下Dielectric breakdown voltage（KV）Normal condition正常状态*1voltage method 介质击穿电压KV 逐步增加电压1000hrs after 85℃,85%RH,DC100V treatment 1000个小时85℃,85湿度直流电压100V%*11000hrs after 150℃,DC100V treatment 在150℃，电压100V情况下1000小时后*1*1*1*1*1 Crack at solder after heat-cycle焊盘开裂在焊后加热Liquid-Liquid 液液层分析-40℃(7min.) +125℃（7min.)500 cycles 500个循环，Rate of Grade-C,D(%) 比率和等级1000 cycles 1000个循环，－－63100312125 chip resistor mounted 2125贴片电阻安装All figures in the tables are typical values.所有的表格里是平均值*1 Measured with comb-shaped pattern. 测量都是用梳型模式*2 50hrs after PCT treatment.压力锅煮实验50小时后Rate of Grade-C,D(%) 比率和等级Temperature measurementTO-220 (2SC2233)温度测量Grade-A A等级的没有开裂No crack2125 Tip resisto r 2125小电阻Grade-B B等级芯片和焊盘连接处开裂Crack at connection between chip and solder. Silicone grease硅层Heatsink（Water-cooled）散热器(水冷)Dielectric layer介电层Al plate铝板Eutectic solder共熔焊接Grade-C Grade-DCrack extending from the connection between chip and solderC等级从芯片和焊盘连接处延伸出去开裂.Crack开裂Broken electrical 等级导电破坏Crack开裂Crack 开裂Measurement for thermal conductivity 引1:测量导电率Size of Cu land under Tr. : 10 X 15mm,铜面的尺寸:10×15mmSize of substrate : 30 X 30mm,基材的尺寸:30×30mm Grade of cracks after heat cycle 引2.在热循环之后开裂的等级I n c i d e n c e o f s o l d e r c r a c k (%) 焊裂的发生率Comparison of solder crack property 焊盘开裂的性能比较: -40℃–125℃1000Number of heat cycle 热循环次数Items 项目Maximam Operating Temperture（℃）by UL 在紫外线烘烤下,最大操作温度High heat resistant typeM-2高耐热型(Under developing显影后）1) 155Traditional TypeK-1一般型115High heat resistant type “M-2”高耐热型”M-2”of the dielectric layers 介电层的表单数值+05+04+031)It is a recognition acquisition schedule in June-2005.在2005年六月测试识别进度表+02250 200 150 100Oven Temperture烤箱温度Fig1．Heat resistant test 引1.耐热测试(Dielectric Strength)绝缘强度New substrate has the high MOT(UL specification) and the excellent reliability.新的基材有很高的关键性(UL规格下)和卓越的可靠性High heat resistant type “M-2”高耐热型M-2Table 1. Characteristics of the dielectric layers表一 . 介电层的特性Samples AL base plate: ,Cu foil: 70um,dielectric layer: 150 um铝基板样品:毫米, 铜箔: 70微米, 介电层: 150微米1)It is a recognition acquisition schedule in June-2005在2005年六月测试识别进度表D E N K AHigh heat resistant type “M-2”高耐热型M-2Table 2. Durability test result (typical values)1)Measured with Φ20mm circle pattern. In accordance with JIS C2110.根据日本工业标准C2110用Φ20mm测量.2)In accordance with JIS C6481.依据日本工业标准C6481.D E N K A。