led鋁基板:差距,技術方面的差距：,電絕緣性能方面的差距：,機械性能方面的差距:

led鋁基板主要套用於STK 系列功率放大混合積體電路，機車以及汽車電子等領域。

基本介紹

中文名：LED鋁基板
外文名：LED aluminum substrate
套用：led、汽車電子、家電數碼等
原材料：1oz、2oz 、3oz 銅箔
供應：建和、鴻運
中國產地：東莞、深圳

差距,技術方面的差距：,電絕緣性能方面的差距：,機械性能方面的差距:,其它性能的差距:,性能檢測的問題：,原材料：,簡介,特點,行業分析,導熱係數,分類,絕緣層,用途,

差距

國內從20 世紀80 年代末期由國營第704 廠開始率先研製鋁基板，很快有商品化產品面世。當時主要套用於STK 系列功率放大混合積體電路，機車以及汽車電子等領域，為相關產業的發展作出了貢獻。經過將近20 年的發展，我國鋁基板的發展步入了快速發展的軌道。據有關數據統計，目前國內從事鋁基板生產企業接近20 萬家。

近兩年來，大功率LED 照明順應了節能環保的潮流，獲得高速發展，為鋁基板的快速增長注入了強大的推動力，一時之間，全國各地掀起了鋁基板的風潮。在此，著重分析一下LED 所用鋁基板的狀況。

事實上，LED 在市場上已經套用很長時間了，其套用領域主要集中在掌上電腦（PDA），手提電話，以及其他消費類電子市場。這些產品的壽命相對較短，LED 的壽命不是主要問題，因為在LED 壽命到期之前，這些產品就已經報廢或過時了。隨著LED 設計和工藝技術的不斷進步，推動LED 的亮度不斷提高，以便與白熾燈，螢光燈，甚至鹵素燈展開競爭。像大多數電子器件一樣，熱量也是LED 的最大的威脅。儘管多數人認為LED 不發熱，其實相對於它的體積來說，LED 產生的熱量是很大的。熱量不僅影響LED 的亮度，也改變了光的顏色，最終會導致LED 失效，因此，防止LED 熱量的累積正變得越來越重要。保持LED 長時間的持續高亮度的關鍵是採用最先進的熱量管理材料，採用高導熱性能的鋁基板就是其中的要素之一。

在一個典型的LED 結構中（見圖2），LED 產生的熱量通過絕緣層傳導到金屬基板，再經過熱界面材料傳導到散熱器，這樣就能將LED 所產生的絕大部分熱量通過對流的方式擴散到周圍的空氣中。然而大多數的鋁基板絕緣層具有很小的熱傳導性甚至沒有導熱性，這樣就使得熱量不能從LED 傳導到散熱片（金屬基板），無法實現整個散熱通道暢通。這樣，LED 的熱累積很快就會導致LED 失效。而具有高導熱性絕緣層的鋁基板，就很好解決了這個問題。從而確保LED 最低的運行溫度，最亮的亮度，以及最長的使用壽命。因此，選擇具有高導熱性能的鋁基板對LED 來說至關重要。

為了更加直觀的說明鋁基板絕緣層導熱性能的優劣對LED 光通量的影響，請看圖6 的一組試驗，其測試對比條件是：同樣1W 的LED，使用不同的導熱性能的鋁基板，讓LED 維持在50°C運行，三種不同導熱性能的鋁基板所帶來的LED 光通量對比。通俗一點的說法就是，熱傳導能力差的鋁基板，LED 的輸入的電流大小受限制，電流太大，LED 的發熱量無法及時散發出去，溫度很快就會超過 50°C，因此就只有降低電流，這樣LED 的光通量就急劇減小，無法達到額定的輸入電流。而導熱性能越好的鋁基板，因為熱的擴散性好，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LED 快速發展這個難得的機遇，我們必須清醒的看到， LED 的發展在國內比較混亂，相關的標準、法律、法規等尚未健全。國內鋁基板在LED 行業的套用還僅僅限於低端領域。因為所用鋁基板的熱傳導性不佳導致大功率LED 設計壽命大大縮短，光通量達不到要求，已經是不爭的事實。同時，鋁基板作為LED 行業的一個新材料，部分LED 客戶群體對此材料所知有限，由此引發的照明工程、照明器具等質量糾紛和投訴與日俱增。國家有關部門已經開始加緊制定LED 照明相關標準，國內鋁基板行業依靠低價格獲取市場的時代即將結束了。如果不儘快提高鋁基板的熱傳導性能，那么將會面臨失去市場的風險。

技術方面的差距：

1、熱傳導性能方面的差距　目前國際上技術領先的鋁基板絕緣層都是由高導熱、高絕緣的陶瓷粉末填充而成的聚合物（主要是環氧樹脂）所構成，這樣的絕緣層具有良好的熱傳導性能（導熱係數高達2.2/m-K），很高的絕緣強度，良好的粘接性能。　同時，應市場需求，Bergquist 開發出比競爭對手更白的絕緣層，其它性能同樣出眾，提高了高功率LED 白色阻焊的反光率，成為占據大功率LED 市場的新利器。目前國內的眾多鋁基板生產廠家，因自身的人才、技術、設備、材料和資金等各方面因素的制約，無力進行鋁基板系統和持續的研究和改進。與國外同行之間的技術和實力的差距有擴大的趨勢，令人擔憂。國產鋁基板絕緣層基本上都使用了商品化的FR-4 半固化片(1080)（導熱係數僅為0.3/m-K），該絕緣層之中沒有添加任何的導熱填料，因此，這種鋁基板的熱傳導性能較差，不具備高強度的電氣絕緣性能。國內在鋁基板所用導熱填料的選型，導熱填料的預處理，導熱填料和改性環氧樹脂的配方研究，以及如何保證導熱填料均勻的分布於絕緣層之中，尚沒有進入實質性研究階段。

鋁基板絕緣層如果沒有添加合適的導熱填料，而環氧樹脂的熱傳導性又很差，顯而易見整個鋁基板的熱傳導能力就非常有限了。圖5是一組熱阻測試對比圖，是按照Bergquist TO-220 測試方法測試了幾家公司的鋁基板熱阻。從中可以看出，各公司之間的熱阻差距極大。其中，Bergquist 各個系列的鋁基板性能都非常出眾；A 公司、B 公司和C 公司均為日本企業，其導熱性能總體來說很優秀。D 公司和E 公司是國內企業，均使用了FR-4 半固化片。我們國內鋁基板的導熱性能指標基本就是這樣的一個水平。可以看出，這與國際先進水平的差距還是相當大的。

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 和150μm。其它幾家日本公司的鋁基板絕緣層厚度也與此相近。其中75μm 是主流產品。

國內的鋁基板，絕緣強度都有限，在同等厚度條件下，只能達到國外產品的1/3～1/4 擊穿強度。我們曾經聽到一個客戶的陳訴（從事電力電子器件），他們以前的鋁基板供應商（FR-4 絕緣層），將絕緣層加厚到200μm，仍然不能滿足3KV（AC）絕緣強度的要求，其實，這樣的厚度，即使絕緣強度滿足了要求，其熱阻大到什麼程度就可想而知了。

The Bergquist MP 系列鋁基板（75μm絕緣層）擊穿電壓可達8.5KV(AC)；日本NRK的NRA-8鋁基板（80μm 絕緣層）擊穿電壓也可達到6.7KV(AC)。

The Bergquist HT 系列鋁基板（150μm絕緣層）擊穿電壓可達11KV(AC)；日本NRK的NRA-8鋁基板（160μm 絕緣層）擊穿電壓也可達到9.2KV(AC)；北京瑞凱的IMS-H01(150μm 絕緣層)擊穿電壓可達到8 KV(AC).

他們的絕緣強度如此之高，除了絕緣膠配方合理以外，說明他們的整個工作環境潔淨度很高。國內鋁基板生產商，經營規模小，資金實力有限，設備自動化程度低，生產環境都不是很理想，生產過程很易導致塵埃等其它雜質混入絕緣層之中，甚至出現絕緣層破損或受到創傷，從而大大了鋁基板的絕緣強度。

機械性能方面的差距:

國外高檔次的鋁基板，絕緣層、銅箔和金屬基層這三者之間的熱膨脹係數（CTE）的匹配性好，很好解決了焊接過程中溫度循環導致的金屬基線路板（MCPCB）的翹曲問題，以及可能由此所導致的焊縫開裂等隱患。特別是如何解決厚銅箔（4oz 以上）鋁基板的翹曲問題，我們與國外廠商的差距更加明顯。據一個DC/DC 電源客戶反映，他們在使用Bergquist 鋁基板（銅箔4oz，絕緣層75μm，鋁板1.57mm）加工PCB 過程中，剛剛做完熱風整平工藝（HASL），MCPCB 翹曲較大，但降至常溫以後，MCPCB 的翹曲就恢復到工藝設計值。而國內的鋁基板，因HASL 工藝導致的翹曲不可逆。

其它性能的差距:

經過我們多次測試，Bergquist 能夠將鋁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熱能力的均一性。說明他們的塗膠設備的精準度很高。同時也說明他們的絕緣膠流動性很小，但又能保證粘接和其它性能的完美，說明他們的配方的研究很深入。

國內鋁基板絕緣層的厚度，相差±10%都是一個正常的指標，這必然導致鋁基板熱阻、絕緣強度存在較大的起伏。從而對器件的質量性能參數產生較大的影響。在一些領域，因為使用條件苛刻，國產鋁基板難以勝任。特別是長時間在高溫條件下（140℃），能夠保證鋁基板的機械性能、電絕緣性能和其它相關性能仍然能夠滿足器件的需求，是衡量鋁基板質量穩定性的一個重要指標。Bergquist 的LTI 和MP 系列鋁基板能滿足130℃一下長期使用，特別是HT 系列產品，能夠承受140℃長期使用。Bergquist 能夠在每一款鋁基板新品投放市場以前的12～18 個月，進行長期的極為嚴格的濕熱老化試驗，以驗證其機械性能、電絕緣性能和其它性能的變化趨勢。這一點，我們國內還做不到。

性能檢測的問題：

鋁基板尚沒有相關的國際標準，其電絕緣性能和機械性能的測試主要比照FR-4 所採用的IPC（美國電子電路互連和封裝協會）、ASTM（美國材料與試驗協會）和IEC（國際電工委員會）這三個標準。而鋁基板的熱性能參數的測試方法就顯得比較混亂。據我們了解，國際上幾個著名的鋁基板生產商（如The Bergquist，NRK 和DENKA），對外公布的熱阻測試方法都採用了TO-220方法，導熱係數主要依據ASTM D5470（薄導熱固體絕緣材料熱傳導性標準試驗方法）方法測試。

我們發現一個很奇怪的現象，眾多的鋁基板生產廠商，在彼此鋁基板實際導熱性能指標相差不大的情況下，各自的標示值差異卻極大，這就存在很大的誤區。必然導致標示熱性能數據更為“優秀”的生產廠商的鋁基板更易獲得客戶的信任和認可，從而誤導客戶。造成這種問題的主要原因是，熱阻和導熱係數的測試方法沒有統一的標準，當然還有部分生產商惡意誇大自己的導熱性能參數，這是極不道德的商業行為。特別是國內部分不良的鋁基板生產商，從他們對外公布的鋁基板導熱性能“指標”來看，已經“完全達到”甚至“遠遠超過”了國際先進水平。這種混亂的狀態，亟待整治。否則，將對整個客戶群體和鋁基板行業造成極大的傷害。

因為各自TO-220 測試規範不盡相同，這就必然導致各自的測試結果千差萬別。以下我們以Bergquist 推薦的TO-220 熱阻測試方法為例說明，測試規範不同，其測試結果就會有較大的差異。

熱電偶的位置對熱阻值有重大影響（熱電偶位於晶片的下方正中位置，能確保從晶片到散熱器之間最短的傳熱通道）；

電晶體功率；

試樣鋁基板的尺寸及焊盤尺寸；

電晶體銅基座通過回流焊與鋁基板銅箔面連線，所用的焊膏的配比和厚度；

鋁基板金屬基層通過導熱膏與散熱器連線，導熱膏的型號和性能；

銅箔的厚度；

鋁板的厚度；

施加的壓力；

儘管都採用TO-220 方法測試，但以上各點的任何差異，都會帶來熱阻測試結果的很大的差別。因此，各自的公示值，只能代表在自己所規定的測試條件下的性能結果，而並不代表自己比其它公司的產品更加優秀，因此，只有採用同等測試條件和方式，熱阻的測試結果才有可比性。

事實上，圖8中被取樣測試的那幾家國內外公司，各自的熱阻標示值都很好，有的遠遠高於Bergquist 的標示值，特別是國內的那兩家鋁基板生產商，更是“好”的離譜，但在同等測試條件下，就能區分出各自性能的優劣。

原材料：

國內鋁基板所使用的1oz，2oz 和3oz 銅箔已經實現了國產化，但4oz（含）以上的銅箔依賴於進口。　Bergquist 鋁基板T-Clad®鋁基面以拉絲處理為主，鋁基面紋路均一，細膩，而其氧化鋁板外觀同樣讓人賞心悅目。日本幾家生產廠商鋁基面以硫酸陽極氧化為主，鋁基面氧化層晶瑩剔透，手感極佳。

國內鋁板供貨狀態不是太理想。主要問題是：合金鋁板供應能力受限，純鋁板的外觀質量較差，劃痕嚴重，板面紋路明顯，即使經過硫酸陽極氧化，也是手感粗糙，總體來說，國內鋁基面外觀質量與美日產品相比，差距很大。

簡介

LED鋁基板產品問世，開啟散熱套用行業的發展，由於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，隨著生產技術、設備的改良，產品價格加速合理化，進而擴大LED產業的套用領域，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鋁基板的開發成功，更將成為室內照明和戶外亮化產品提供服務，使LED產業未來的市場領域更寬廣。五年內，我國把LED鋁基板作為一個重大工程推動，而科技部也批准深圳，江蘇，浙江，大連，重慶5地作為LED鋁基板產業化基地。按這5大產業基地對預計目標，到2012年，整箇中國LED產業產值將超過2000億元。在新興套用市場不斷出現的帶動下，近些年LED鋁基板市場規模快速提升。LED鋁基板指的是成品範圍非常廣闊,包括：大功率、LED路燈、射燈、冼牆燈、埋地燈、LED日光燈等。LED鋁基板包括LED鋁基板、LED銅基板和LED鐵基板，在國內市場上鋁基板，占據市場大多份額，鋁基板由於高耐壓和低熱阻而被廣大廠家所喜愛。

特點

1.採用表面貼裝技術（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。

LED鋁基板適用於: 產品廣泛套用於通信、電力、電子、醫療設備、機械設備、照明等領域。

行業分析

LED鋁基板的產品項目涵蓋了照明產品整個行業，如商業照明，室內照明。整體情況來看，LED鋁基板在未來幾年依然保持高速發展，出口金額會穩步增長，但出口增幅下降。內銷方面由於經濟的持續發展，則迎來了高速增長期。

然而中國的LED鋁基板行業近5年的快速發展，到今天也造成了激烈的競爭局面。因LED照明相關技術與散熱性能等原因，使LED在國內市場發展緩慢，而大部份LED照明用於出口，這方面不斷給於LED鋁基板發展空間與時間。在未來國家大力指導攻克下，LED鋁基板技術會越來越完善，國內需求會越來越大。

導熱係數

led鋁基板導熱係數和鋁基板中間的絕緣層（一般的是PP，有導熱膠等）有關係，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）。鋁基板導熱係數可以在板材壓合之後經過測試儀器測試得出數據，導熱值高的一般是陶瓷類、銅等，但是由於考慮到成本的問題，市場上主流的是電子鋁基板，相對應的鋁基板導熱係數是大家所關心的參數，導熱係數越高就是代表性能越好的標誌之一。

分類

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，節能燈鋁基板，無極燈鋁基板，鋁基板，天花燈鋁基板，洗牆燈鋁基板，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，小功率鋁基板，護欄管鋁基板，霓虹燈鋁基板，玉米燈鋁基板，蠟燭燈鋁基板，吸頂燈鋁基板，廚房燈鋁基板，走廊燈鋁基板，地埋燈鋁基板，斗膽燈鋁基板，工礦燈鋁基板，橋樑燈鋁基板，地磚燈鋁基板，樓梯燈鋁基板。

絕緣層

LED鋁基板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。

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。

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