热量是LED和其它硅类半导体的大敌。随着电子工业的飞速发展,电子产品的体积尺寸越来越小,功率密度越来越大,解决散热问题是对电子工业设计的一个巨大的挑战。铝基板无疑是解决散热问题的有效手段之一。 铝基板是一种有良好散热功能的覆铜板,它由独特的三层结构所组成,分别是线路层、导热绝缘层和金属基层。功率器件表面贴装在电路层,器件所产生的热量通过绝缘层传导到金属基层,然后由金属基板扩散到模块外部,实现对器件的散热。
与传统的FR-4相比,铝基板能够将热阻降至最低,使基板具有极好的热传导性能;与厚膜陶瓷电路相比,它的机械性能又极为优良。此外,铝基板还有如下独特的优势:
- 符合RoHs要求;
- 在电路设计方案中对热扩散进行极为有效的处理;
- 降低模块运行温度,延长使用寿命,提高功率密度和可靠性;
- 减少散热器和其它硬件的装配(包括导热界面材料),缩小模块体积,降低硬件及装配成本
- 取代易碎的陶瓷基板,获得更好的机械耐久力。
■ 线路层
线路层经过蚀刻形成印刷电路,用于实现器件的装配和连接。与传统的FR-4相比,采用相同的线宽和相同的厚度,铝基板能够承载更高的电流,我们可供应的铝基板铜箔的厚度一般为1~4OZ(35μm~140μm)。
■ 绝缘层
衡量一款铝基板是不是真正拥有高导热性能,高绝缘性能,是不是真正属于高品质的产品,其核心在于高导热绝缘层的技术。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。而陶瓷填充物则大大增强了导热性能和绝缘性能。该绝缘层不仅具有很高的绝缘强度,极低的热阻,能够承受长期热老化的考验,粘接能力优异,而且具备良好的粘弹性,能够抵抗器件焊接和运行时所产生的机械及热应力。
北京瑞凯铝基板LED-0602,Power-LED和IMS-H01均使用了贝格斯高品质绝缘层,其导热系数可达到1.1 W/m-K~1.3 W/m-K,绝缘强度均满足5KV(AC),已获得130℃全性能UL认证,UL档案号为QMTS2.E328630,ZPMV2.E328463,非常适合于模块的高功率密度需求和苛刻的环境工作温度,且具有非常出众的性价比,目前完全胜任高功率密度的模块需求,特别是在大功率LED行业获得极高的认可度。
然而目前市场上大多数的铝基板绝缘层采用了商品化FR-4半固化片,这类绝缘层全部由环氧树脂所构成,虽然这类绝缘层具有良好的粘接性能,但因为没有添加高导热、高绝缘陶瓷填充物,这类铝基板的热阻很大(导热系数只有0.3W/m-K)如果使用这种铝基板,高功率密度模块所产生的热量很难传导到金属基板,这样热累积就会加速功率模块老化并最终导致模块失效。
并且这类铝基板绝缘强度有限(≤2KV AC),很难满足安规测试的需求,只能应用于低功率密度场合,对于高功率密度模块而言,很难胜任,存在极大的隐患。
目前市场上还有部分铝基板虽然添加了陶瓷填充物,但其陶瓷填充物的热传导能力不高且在绝缘层中所占比例有限,很难保证其在绝缘层中均匀分布,这对高功率密度模块来说也同样存在很大的隐患。
■ 金属基层
绝缘金属基板采用何种金属,主要取决于产品对热膨胀系数,热传导能力,强度,硬度,重量,表面状态和成本的综合考量。
绝大部分的金属基板都采用了铝板作为金属基层。我们可提供的铝材的种类包括6061T6,5052H34,1060。
如果对金属基板有更高的导热需求,那么C11000铜就是比较理想的选择。
■ 北京瑞凯双层MCPCB
美国贝格斯绝缘层非常适合于制作双层MCPCB,因为贝格斯绝缘层比传统的FR-4具有极为优异的热传导性能。双层MCPCB能够提供屏蔽防护,给高装配密度的功率器件提供额外的电气连接。此外,热孔设计能给予功率器件最大化的热传导能力。当热孔不能被采用时,选择具有高导热能力的绝缘层是解决器件热传导的唯一选择。北京瑞凯双层MCPCB采用贝格斯高导热绝缘层,具有优异的热传导能力和极高的可靠性,已广泛应用于背光显示,混合动力汽车等行业。
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