鋁基板

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。常見於LED照明產品。有正反兩面，白色的一面是焊接LED引腳的，另一面呈現鋁本色，一般會塗抹導熱凝漿後與導熱部分接觸。目前還有陶瓷基板等等。

基本介紹

• 中文名：鋁基板、線路板
• 外文名：PCB
• 用途：音頻設備，電源設備，汽車等
• 構成：線路層，絕緣層，金屬基層
• 其他：陶瓷基板
• 學科：電子工程、材料

定義

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。用於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。極少數套用為多層板，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！

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，然後由金屬基層將熱量傳遞出去，從而實現對器件的散熱（請見圖2）。

鋁基板生產

與傳統的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良。

此外，鋁基板還有如下獨特的優勢：

符合RoHs 要求；

更適應於 SMT 工藝；

在電路設計方案中對熱擴散進行極為有效的處理，從而降低模組運行溫度，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體（包括熱界面材料）的裝配，縮小產品體積，降低硬體及裝配成本；將功率電路和控制電路最最佳化組合；

取代易碎的陶瓷基板，獲得更好的機械耐久力。

圖3

構成

線路層

線路層（一般採用電解銅箔）經過蝕刻形成印製電路，用於實現器件的裝配和連線。與傳統的FR-4 相比，採用相同的厚度，相同的線寬，鋁基板能夠承載更高的電流。

鋁基板與 FR-4 的銅箔電流承載能力的比較

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組結構中最大的導熱屏障。絕緣層熱傳導性能越好，越有利於器件運行時所產生熱量的擴散，也就越有利於降低器件的運行溫度，從而達到提高模組的功率負荷，減小體積，延長壽命，提高功率輸出等目的。

金屬基層

絕緣金屬基板採用何種金屬，需要取決於金屬基板的熱膨脹係數，熱傳導能力，強度，硬度，重量，表面狀態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。可供選擇的鋁板有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、不鏽鋼板、鐵板和矽鋼板等亦可採用。

鋁基板板材

特點

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，鋁基板與傳統的FR－4 相比，採用相同的厚度，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，導熱係數大於2.0，在行業中以鋁基板為主。

●採用表面貼裝技術（SMT）；

●在電路設計方案中對熱擴散進行極為有效的處理；

路燈鋁基板

●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；

●縮小產品體積，降低硬體及裝配成本；

●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：相當於普通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。鋁基覆銅板和傳統的環氧玻璃布層壓板等。

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晶粒基板主要是作為LED 晶粒與系統電路板之間熱能導出的媒介，藉由打線、共晶或覆晶的製程與LED 晶粒結合。而基於散熱考量，市面上LED晶粒基板主要以陶瓷基板為主，以線路備制方法不同約略可區分為：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，其一為尋找高散熱係數之基板材料，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，使其在實際套用上受限，因而，現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，目前受限於氮化鋁基板 不適用傳統厚膜製程(材料在銀膠印刷後須經850℃大氣熱處理，使其出現材料信賴性問題)，因此，氮化鋁基板線路需以薄膜製程備制。以薄膜製程備制之氮化 鋁基板大幅加速了熱量從LED晶粒經由基板材料至系統電路板的效能，因此大幅降低熱量由LED晶粒經由金屬線至系統電路板的負擔，進而達到高熱散的效果。

日光燈用鋁基板

用途

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

開關調節器`DC/AC轉換器`SW調整器等。

通訊電子設備

高頻增幅器`濾波電器`發報電路。

辦公自動化設備

電動機驅動器等。

汽車

電子調節器`點火器`電源控制器等。

計算機

CPU板`軟碟驅動器`電源裝置等。

功率模組

換流器`固體繼電器`整流電橋等。

燈具燈飾

隨著節能燈的提倡推廣，各種節能絢麗的LED燈大受市場歡迎，而套用於LED燈的鋁基板也開始大規模套用。

工藝流程

一、 開料

1、 開料的流程領料——剪下

鋁基板製作工藝流程

2、 開料的目的

將大尺寸的來料剪下成生產所需要的尺寸

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、 鑽孔

1、 鑽孔的流程

打銷釘——鑽孔——檢板

2、 鑽孔的目的

對板材進行定位鑽孔對後續製作流程和客戶組裝提供輔助

3、 鑽孔的注意事項

① 核對鑽孔的數量、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 及時檢查和更換鑽咀

⑤ 鑽孔分兩階段，一鑽：開料後鑽孔為外圍工具孔

二鑽：阻焊後單元內工具孔

三、 乾/濕膜成像

1、 乾/濕膜成像流程

磨板——貼膜——曝光——顯影

2、 乾/濕膜成像目的

在板料上呈現出製作線路所需要的部分

3、 乾/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，防止乾膜碎的產生

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 曝光後要靜止15分鐘以上再做顯影

四、酸性/鹼性蝕刻

1、 酸性/鹼性蝕刻流程

蝕刻——退膜——烘乾——檢板

2、 酸性/鹼性蝕刻目的

將乾/濕膜成像後保留需要的線路部分，除去線路以外多餘的部分，酸性蝕刻時應注意蝕刻藥水對鋁基材的腐蝕；

3、酸性/鹼性蝕刻注意事項

① 注意蝕刻不淨，蝕刻過度

② 注意線寬和線細

③ 銅面不允許有氧化，刮花現象

④ 退乾膜要退乾淨

五、絲印阻焊、字元

1、 絲印阻焊、字元流程

絲印——預烤——曝光——顯影——字元

2、 絲印阻焊、字元的目的

① 防焊：保護不需要做焊錫的線路，阻止錫進入造成短路

② 字元：起到標示作用

3、 絲印阻焊、字元的注意事項

① 要檢查板面是否存在垃圾或異物

② 檢查網板的清潔度③ 絲印後要預烤30分鐘以上，以避免線路見產生氣泡

COB鋁基板

④ 注意絲印的厚度和均勻度

⑤ 預烤後板要完全冷卻，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：將線路板中多餘的部分除去

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 最後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 在測試後如何區分後如何存放合格與不合格品

② 做完OSP後的擺放

③ 避免線路的損傷

八、FQC，FQA，包裝，出貨

1、流程

FQC——FQA——包裝——出貨

2、目的

① FQC對產品進行全檢確認

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，作出合理區分

② FQA真對FQC的檢驗標準進行抽檢核實

③ 要確認包裝數量，避免混板，錯板和包裝破損

測試項目

實驗條件

典型值

厚度

性能參數

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

導熱係數

表面電阻

體積電阻

介電常數

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

儲存條件

鋁基板一般儲存在陰暗、乾燥的環境裡，大多數鋁基板極易容易發潮、發黃和發黑，一般打開真空包裝後48小時內要使用。

鋁基板工作原理

型號

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系列屬於含鋁量最多的，純度可以達到99.00%以上。由於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。市場上流通的大部分為1050和1060系列。1000系列鋁板是根據最後兩位數字來確定這個系列的最低含鋁量，比如1050系列最後兩位數字為50，根據國際牌號命名原則，其含鋁量必須達到99.5%以上方為合格產品。在我國的鋁合金技術標準(GB/T3880-2006)中也明確規定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系列鋁板屬於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於其他系列，故常用在航空方面，比如飛機油箱。另外在常規工業中套用也較為廣泛。其加工工藝為連鑄連軋，屬於熱軋鋁板系列，故能做氧化深加工。在我國5000系列鋁板屬於較為成熟的鋁板系列之一。

③6000系列 代表6061 主要含有鎂和矽兩種元素，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，適用於對抗腐蝕性、氧化性要求高的套用。可使用性好，接口特點優良，容易塗層，加工性好。

6061的一般特點：優良的接口特徵、容易塗層、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。

分類

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。